OLEH : NATAN HENRI SOPLANTILA NRP.

Transkripsi

1 SIDANG TUGAS AKHIR Analisa Pengaruh Tekanan Hidrostatik pada Material Komposit dengan Ratio Perbandingan 60 % Carbon Fibre 40% Epoxy yang Dipadukan dengan Metal Liner pada Bagian Hull AUV ITS 01b OLEH : NATAN HENRI SOPLANTILA NRP Dosen Pembimbing : Putu Suwarta, S.T., M.Sc

2 Pendahuluan MISI BAWAH AIR SEABED MAPPING DEEPWATER PIPELINE INSPECTION LONG RANGE BORDER PATROL RECOVERY

3 PENDAHULUAN LATAR BELAKANG UNDERWATER VEHICLE TAK BERAWAK (UNMANNED) BERAWAK(MANNED) ROV AUV SUBMARINE

4 PENDAHULUAN LATAR BELAKANG ROV : TETHERED AUV : UNTETHERED

5 PENDAHULUAN BAGIAN ( SECTION ) AUV HULL NOSE TAIL

6 RUMUSAN MASALAH PENDAHULUAN Mengetahui bagaimana respon material Hull AUV saat terkena tekanan hidrostatik air laut pada kedalaman 50, 75, dan 100 meter. TUJUAN PENELITIAN Menganalisa respon material hull AUV saat terkena tekanan hidrostatik air laut pada variasi kedalaman 50, 75 dan 100 meter melalui simulasi dengan menggunakan perangkat lunak Ansys 14.0.

7 PENDAHULUAN : BATASAN MASALAH Temperatur air laut dirata-ratakan konstan pada 22 o Celcius kecepatan arus laut konstan pada 1, 5 knot ( 2,78 km/jam ) Kecepatan AUV konstan pada 4 knot (7,2 km/jam). Properties material komposit (carbon fibre T700 24k - Bhispenol A type epoxy) adalah orthotropic. Properties material metal liner yaitu stainless steel 304 adalah isotropic. Ikatan interface antara metal liner dan carbon fibre-epoxy dianggap kuat. Gaya yang bekerja pada hull AUV adalah gaya luar akibat tekanan hidrostatik air laut. Material dianggap sudah jadi dan proses manufaktur dianggap baik.

8 DASAR TEORI STUDI PUSTAKA Penelitian mengenai aplikasi hybrid Composit E-Glass/Epoxy dipadukan dengan Metal Lliner untuk aplikasi pressure Hull AUV (Khairul Izman Abdul Rahim, A.R Othman, dan Mohd Rizal Arshad, 2011)

9 DASAR TEORI STUDI PUSTAKA Chul-Jin Moon, In-Hoon Kim, Bae-Hyeon Choi, Jin-Hwe Kweon, Jin-Ho Choi (2009)

10 DASAR TEORI HYBRID MATERIALS Metode Perancangan: M 1 + M 2 + SHAPE + SCALE Kemungkinan Hasil : Langkah langkah perancangan

11 DASAR TEORI KOMPOSIT : GABUNGAN DUA ATAU LEBIH KOMPONEN YANG BERBEDA DALAM SKALA MAKRO YANG DIGABUNGKAN SECARA MEKANIK, SEHINGGA MEMILIKI KARAKTER YANG MERUPAKAN GABUNGAN KARAKTER- KARAKTER DARI KOMPONEN PEMBENTUKNYA. KOMPONEN PENYUSUN JENIS KOMPOSIT Reinforcement FIBROUS Penguat dan Penahan Matriks Pembuat bentuk Penyangga Pengikat antar komponen reinforcement LAMINATED PARTICULATE

12 DASAR TEORI TEGANGAN PADA FIBRE-REINFORCED MATERIAL TEGANGAN YANG BEKERJA PADA ARAH SUMBU X

13 DASAR TEORI GAYA-GAYA YANG BEKERJA PADA HULL AUV TEGANGAN BEKERJA PADA ARAH 2

14 DASAR TEORI GAYA-GAYA YANG BEKERJA PADA HULL AUV TEGANGAN BEKERJA PADA ARAH 3

15 DASAR TEORI Carbon Fibre Mechanical Properties Tensile strength : 700 ksi = 4826 MPa Elongation : 2,10 % Density : 1,80 g/cm 3 = 1800 kg/m 3 Young s modulus : 230 Gpa Poisson ratio : 0,28 Shear modulus : 4,4 Gpa Shear strength : 124 Mpa EPOXY Mechanical Properties Poisson s ratio : 0,25 Young s modulus : 3,5 GPa Shear modulus : 1,4 Gpa Tensile strength, yield : 45 Mpa. Stainless Steel 304 Mechanical Properties Tensile strength : 505 MPa Elongation : 70,0 % Density : 8030 kg/m 3 Young s modulus : GPa Poisson s ratio : 0,3 Shear modulus : 86,0 GPa

16 METODOLOGI : FLOWCHART PENELITIAN MULAI A STUDI LITERATUR DAN PENGUMPULAN DATA-DATA YANG DIBUTUHKAN ANALISA HASIL SIMULASI PEMODELAN AUV KESIMPULAN PENERAPAN TEKANAN BERDASARKAN VARIASI KEDALAMAN SELESAI PLOTTING HASIL SIMULASI VERIFIKASI HASIL SIMULASI, DENGAN JURNAL ACUAN DAN PERHITUHAN MANUAL ( KRITERIA TSAI WU),HASIL SESUAI? TIDAK YA A

17 METODOLOGI : MULAI FLOWCHART PEMBUATAN SIMULASI A B PREFERENCE GENERAL POST PROCESSOR PREPROCESSOR : 1.ELEMENT TYPE 2.MATERIAL PROPERTIES 3.SECTION 4.MODELLING 5.MESHING VERIFIKASI HASIL SIMULASI DENGAN JURNAL ACUAN DAN PERHITUNGAN MANUAL,HASIL SESUAI? YA TIDAK SOLUTION : 1.DEFINE BOUNDARY CONDITION 2. DEFINE LOADS 3.SOLVE ANALISA HASIL SIMULASI KESIMPULAN A B SELESAI

18 Data Hasil Percobaan Kedalaman 50 Meter (Tekanan 1,10 MPa) Tegangan maksimum yang bekerja pada silinder Hybrid Composite : 58, 7 MPa Tegangan maksimum yang bekerja pada silinder Stainless Steel 304 : 95,7 MPa

19 Kedalaman 75 Meter( Tekanan 1,61 MPa) Tegangan maksimum yang bekerja pada silinder Hybrid Composite : 85,3 MPa Tegangan maksimum yang bekerja pada silinder Stainless Steel 304 : 139 MPa

20 Kedalaman 100 Meter (Tekanan 2,11 MPa) Tegangan maksimum yang bekerja pada silinder Hybrid Composite : 112 MPa Tegangan maksimum yang bekerja pada silinder Stainless Steel 304 : 183 MPa

21 Kedalaman 50 Meter (Tekanan 1,10 MPa) Regangan maksimum yang terjadi pada silinder Hybrid Composite : 8,12 x 10-4 Regangan maksimum yang terjadi pada silinder Stainless Steel : 4,79 x 10-4

22 Kedalaman 75 Meter (Tekanan 1,61 MPa) Regangan maksimum yang terjadi pada silinder Hybrid Composite : 1,181 x 10-3 Regangan maksimum yang terjadi pada silinder Stainless Steel : 6,94 x 10-4

23 Kedalaman 100 Meter (Tekanan 2,11 MPa) Regangan maksimum yang terjadi pada silinder Hybrid Composite : 1,55 x 10-3 Regangan maksimum yang terjadi pada silinder Stainless Steel : 9,14 x 10-4

24 120 Grafik tegangan vs kedalaman yang Bekerja pada silinder Hybrid Composite tegangan ( MPa) tegangan yang bekerja kedalaman (meter)

25 0,002 Grafik regangan vs kedalaman yang Terjadi pada silinder Hybrid Composite 0,0016 Regangan 0,0012 0,0008 regangan yang terjadi 0, Kedalaman (meter)

26 200 Grafik Tegangan yang bekerja pada Hybrid Composite vs Stainless Steel 304 Tegangan (MPa) stainless steel 304 hybrid composite Kedalaman (meter)

27 Grafik regangan maksimum yang terjadi pada Hybrid Composite vs Stainless Steel 304 0,0018 0,0016 0,0014 Regangan 0,0012 0,001 0,0008 0,0006 stainless steel 304 hybrid composite 0,0004 0, Kedalaman (meter)

28 Pembahasan Tegangan yang bekerja pada hybrid composite lebih kecil dari tegangan yang bekerja pada stainless steel untuk semua variasi kedalaman, menunjukkan bahwa penambahan material composite dengan ratio perbandingan 60 % carbon fibre 40% Epoxy dapat mengurangi tegangan yang terjadi pada silinder. Pengurangan tegangan yang terjadi pada setiap variasi kedalaman : Kedalaman Tegangan pada Hybrid Composite (MPa) Tegangan pada Stainless Steel (MPa) 50 meter 58,7 95,7 38,66 75 meter 85, , meter ,8 Pengurangan tegangan (%) Regangan yang terjadi pada stainless steel memiliki bentuk yang hampir sama dengan deformasi akibat tegangan yang bekerja, hal ini disebabkan stainless steel merupakan material isotropic.

29 Analisa kegagalan 1. Kriteria kegagalan Tsai Wu Hasil analisa kegagalan Tsai Wu : Nilai Tsai Wu Failure Criteria Kedalaman Perhitungan Manual Perangkat Lunak Selisih 50 meter ,74 0, , meter ,66 0, , meter ,79 0, , Analisa Kegagalan Von Misses untuk material Stainless Steel Hasil analisa kegagalan Von misses : Nilai Tegangan Von Misses (MPa) Perangkat Perhitungan Selisih Lunak Manual Kedalaman 50 meter 95,7 93,5 2,2 Kedalaman 75 meter ,7 2,3 Kedalaman 100 meter ,2 4,8

30 KESIMPULAN Kesimpulan yang dapat diambil setelah dilakukan analisa adalah sebagai berikut. Penambahan Carbon Fibre Epoxy dapat mengurangi tegangan yang bekerja pada silinder stainless steel. Nilai persentase penurunan tegangan tertinggi terjadi pada variasi kedalaman 100 meter yaitu yaitu 38,8 %, sedangkan nilai persentase penurunan tegangan terrendah pada variasi kedalaman 75 meter yaitu 38,63 %. Hasil perhitungan kriteria kegagalan Tsai Wu memberikan informasi bahwa material hybrid composite tidak mengalami kegagalan untuk semua variasi kedalaman. Hasil perhitungan kriteria kegagalan Von Misses memberikan informasi bahwa material stainlees steel AISI 304 tidak mengalami kegagalan untuk semua variasi kedalaman karena nilai tegangan yang bekerja masih berada di bawah nilai yield strength dari material.

31 SARAN Saran dari penelitian ini untuk penelitian selanjutnya adalah sebagai berikut. Penelitian secara eksperimen perlu dilakukan agar didapatkan hasil yang lebih akurat. Analisa numerik dengan perangkat lunak lain perlu dilakukan agar didapat nilai pembanding untuk hasil simulasi yang lebih akurat.

32