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. 2106100053
Dosen Pembimbing :
Pendahuluan
MISI BAWAH AIR
•SEABED MAPPING
•DEEPWATER PIPELINE INSPECTION
•LONG RANGE BORDER PATROL
•RECOVERY
PENDAHULUAN
LATAR BELAKANG
UNDERWATER VEHICLE
TAK BERAWAK (UNMANNED)
ROV AUV
BERAWAK(MANNED)
PENDAHULUAN
LATAR BELAKANG
• ROV : TETHERED
PENDAHULUAN
BAGIAN ( SECTION ) AUV
NOSE
HULL
PENDAHULUAN
RUMUSAN MASALAH
• 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.
PENDAHULUAN : BATASAN MASALAH
Temperatur air laut dirata-ratakan konstan pada 22
oCelcius
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.
DASAR TEORI
STUDI PUSTAKA
Penelitian mengenai aplikasi hybrid Composit E-Glass/Epoxy dipadukan
dengan Metal Lliner untuk aplikasi pressure Hull AUV (Khairul Izman
DASAR TEORI
STUDI PUSTAKA
Chul-Jin Moon, In-Hoon Kim, Bae-Hyeon Choi, Jin-Hwe Kweon,
Jin-Ho Choi (2009)
HYBRID MATERIALS
Metode Perancangan: M1+ M2+ SHAPE + SCALE
Langkah – langkah perancangan
DASAR TEORI
DASAR TEORI
• KOMPOSIT : GABUNGAN DUA ATAU LEBIH KOMPONEN YANG BERBEDA DALAM SKALA MAKRO YANG DIGABUNGKAN SECARA MEKANIK, SEHINGGA MEMILIKI KARAKTER YANG MERUPAKAN GABUNGAN KARAKTER DARI KOMPONEN PEMBENTUKNYA.
KOMPONEN PENYUSUN
Reinforcement
• Penguat dan Penahan
Matriks
• Pembuat bentuk • Penyangga
• Pengikat antar komponen reinforcement
JENIS KOMPOSIT
FIBROUS
LAMINATED
DASAR TEORI
TEGANGAN PADA FIBRE-REINFORCED MATERIAL
TEGANGAN YANG BEKERJA PADA ARAH SUMBU X
GAYA-GAYA YANG BEKERJA PADA HULL AUV
DASAR TEORI
DASAR TEORI
• GAYA-GAYA YANG BEKERJA PADA HULL AUV
DASAR TEORI
• Carbon Fibre
Mechanical Properties• Tensile strength : 700 ksi = 4826 MPa • Elongation : 2,10 %
• Density : 1,80 g/cm3 = 1800 kg/m3
• 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/m3 Young’s modulus : 193-200 GPa Poisson’s ratio : 0,3
METODOLOGI
: FLOWCHART PENELITIAN
YA
A
ANALISA HASIL SIMULASI
KESIMPULAN
SELESAI STUDI LITERATUR DAN PENGUMPULAN
DATA-DATA YANG DIBUTUHKAN PEMODELAN AUV
PENERAPAN TEKANAN BERDASARKAN VARIASI KEDALAMAN
VERIFIKASI HASIL SIMULASI, DENGAN JURNAL ACUAN DAN PERHITUHAN MANUAL ( KRITERIA TSAI WU),HASIL SESUAI? MULAI A TIDAK PLOTTING HASIL SIMULASI
METODOLOGI :
FLOWCHART PEMBUATAN SIMULASI
MULAI PREFERENCE PREPROCESSOR : 1.ELEMENT TYPE 2.MATERIAL PROPERTIES 3.SECTION 4.MODELLING 5.MESHING SOLUTION :1.DEFINE BOUNDARY CONDITION 2. DEFINE LOADS
3.SOLVE
A B
GENERAL POST PROCESSOR A
VERIFIKASI HASIL SIMULASI DENGAN JURNAL ACUAN DAN
PERHITUNGAN MANUAL,HASIL SESUAI?
ANALISA HASIL SIMULASI KESIMPULAN
SELESAI
B
TIDAK
Data Hasil Percobaan
Tegangan maksimum yang bekerja pada silinder Hybrid Composite : 58, 7 MPa
Tegangan maksimum yang bekerja pada silinder Stainless Steel 304 : 95,7 MPa
Tegangan maksimum yang bekerja pada silinder Hybrid Composite : 85,3 MPa
Tegangan maksimum yang bekerja pada silinder Stainless Steel 304 : 139 MPa
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
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
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
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
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 50 75 100 teg ang an ( MP a) kedalaman (meter)
Grafik tegangan vs kedalaman yang Bekerja pada silinder Hybrid Composite
0 0,0004 0,0008 0,0012 0,0016 0,002 50 75 100 R eg ang an Kedalaman (meter)
Grafik regangan vs kedalaman yang Terjadi pada silinder Hybrid Composite
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 50 75 100 Teg ang an ( MP a) Kedalaman (meter)
Grafik Tegangan yang bekerja pada Hybrid Composite vs Stainless Steel 304
stainless steel 304 hybrid composite
0 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,001 0,0012 0,0014 0,0016 0,0018 50 75 100 R eg ang an Kedalaman (meter)
Grafik regangan maksimum yang terjadi pada Hybrid Composite vs Stainless Steel 304
stainless steel 304 hybrid composite
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 :
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.
Kedalaman Tegangan pada
Hybrid Composite (MPa) Tegangan pada Stainless Steel (MPa) Pengurangan tegangan (%) 50 meter 58,7 95,7 38,66 75 meter 85,3 139 38,63 100 meter 112 183 38,8
Nilai Tsai Wu Failure Criteria
Kedalaman Perhitungan Manual Perangkat Lunak Selisih 50 meter -10794114,74 0,041726 10794114,781726 75 meter -22840735,66 0,060733 22840735,720733 100 meter -39315826,79 0,075588 39315826,865588
Analisa kegagalan
1. Kriteria kegagalan Tsai Wu
Hasil analisa kegagalan Tsai Wu :
2. Analisa Kegagalan Von Misses untuk material Stainless Steel
Hasil analisa kegagalan Von misses :
Nilai Tegangan Von Misses (MPa) Perangkat Lunak Perhitungan Manual Selisih Kedalaman 50 meter 95,7 93,5 2,2 Kedalaman 75 meter 139 136,7 2,3 Kedalaman 100 meter 183 178,2 4,8
