Perbandingan Penggunaan Material Isotropi dan Orthotropi pada Metode Elemen Hingga Untuk Analisa Kekuatan Kapal FiberglassDANIEL SAHALA PUTRA PANGGABEAN 21090110120022

Latar Belakang Dewasa ini Material Komposit banyak digunakan untuk berbagai kebutuhan dalam dunia maritim Material komposit memiliki sifat mekanik yang lebih bagus dari pada logam Fiberglass yang juga menguntungkan dalam segi ekonomi. perbedaan penggunaan material dalam melakukan perhitungan. Dimana masing-masing bahan yang dihasilkan dari metode tersebut memiliki karakteristik sifat yang berbeda.

*

*Rumusan MasalahApakah struktur dalam kondisi aman/kondisi tegangan yang diijinkan setelah dilakukan analisa?

Apakah pengaruh perhitungan metode isotropis dan orthotropis terhadap tegangan yang terjadi?

Letak komponen paling kritis pada konstruksi kedua kapal fiberglass tersebut terhadap pembebanan?

*Batasan MasalahAnalisa dan pengolahan data menggunakan FEM software pada bagian lambung saja yang digunakan sebagai eksperimenPerhitungan bahan fiberglass / Material Komposit diasumsikan Orthotropis dan isotropisKapal yang digunakan sebagai objek penelitian adalah kapal speed boat 15 meter FRP (fiberglass reinforced plastic) milik Direktorat Jenderal Bea dan Cukai. Kapal yang digunakan sebagai objek penelitian adalah kapal yang memiliki ukuran utama yang sama dan tipe yang sama, tetapi pada proses analisa menggunakan metode yang berbeda.Hanya menghitung kekuatan memanjang,melintang dan local.

*Tujuan PenelitianMenghitung Maksimum Stress pada material isotropis dan orthotropis akibat pembebanan yang terjadiMengetahui Perbandingan material isotropi dan Orthotropi.Menentukan metode manakah yang tepat digunakan untuk analisa kekuatan sebuah kapal.

*Metodelogi Penelitian

*Basic TheoryDasar-dasar teori dan referensi yang akan digunakan dalam penelitian ini antara lain:Teori mekanika teknikTeori kapal FRP Teori metode elemen hinggaRules BKI Volume II tahun 2006

2.Program software yang digunakan dalam tugas akhir ini menggunakan MD Nastran-Patran

*Spesifikasi KapalPanjang (Loa) 15.00 meterPanjang (Lwl) 13.50 meterLebar (B mould) 3.50 meterTinggi Geladak (D mould) 1.80 meterSarat Air (Draft) 0.60 meterMesin Penggerak 3 x 300 HPKecepatan Maximum 50 knotsEndurance 6-8 jamABK Kapal 9 orangTangki bahan bakar 2000 liter

Kapal Patroli FRP BC.15041*

Kapal Patroli FRP BC.15041*

*ANALISA & PEMBAHASAN

*Penentuan Struktur UtamaGeometri modelUntuk sistem/sumbu koordinat X,Y,Z (Co-ordinat system) pada pemodelan ini adalah :X-axis: Longitudinal, positive direction points to FWD Y-axis: Vertical, positive direction points UpwardsZ-axis: Transverse, positive direction points to Port

MaterialUntuk pendefinisian material dalam pemodelan elemen hingga dari konstruksi Kapal Patroli ini digunkan material Fiberglass dengan properties sebagai berikut :Metode: IsotropiModulus Young: 1,25 Gpa = 1,25 x 109 N/m2Density: 1,12 gr/cm3 = 1120 kg/m3Poisson ratio: 0.37

*Penentuan Struktur UtamaMaterialUntuk pendefinisian material dalam pemodelan elemen hingga dari konstruksi Kapal Patroli ini digunkan material Fiberglass dengan properties sebagai berikut :Metode: OrthotropiMaterial Serat: Woven Roving (WV)Modulus Young11: 7,8 x 106 N/m2Modulus Young 22: 2,6 x 106 N/m2Density: 0,15 gr/cm3 = 150 kg/m3Poisson ratio: 0.25Material Serat: Chopped Strand MatModulus Young11: 7,8 x 106 N/m2Modulus Young 22: 2,6 x 106 N/m2Density: 0,15 gr/cm3 = 150 kg/m3Poisson ratio: 0.25

*Penentuan Struktur Utama

*Analisa Skenario PembebananPada analisa ini beban yang diterima badan kapal dari arah bawah, yaitu beban yang diterima dari tekanan air laut. Perhitungan tekanan zat hidrostatis cair tersebut menggunakan pendekatan fisika adalah sebagai berikut :

m (air laut) = 1025 kg/m3g = 9,8 m/s2h (kedalaman permukaan) = 0,6 mF = m x g x h = 1025 kg/m3 x 9,8 m/s2 x 0,6 m= 6027 N/m2= 6,027 x 103 Pascal

Jadi beban maksimal yang diterima struktur adalah sebesar 6,027 x 103 Pascal

*Analisa Skenario PembebananPendefinisian pembebanan pada Contact Area

*Analisa Skenario PembebananOutput Running Analysis

*Stress untuk beban merata Hasil untuk skenario beban merata pada struktur kapal didapatkan output result, yang terlihat pada tabel berikut ini :

Output result Beam stresses, maximum combined *

*Kreteria dan kondisi stressUntuk skenario beban merata ini nilai tegangan maksimum yang terjadi dibandingkan dengan tegangan ijin bahan dijelaskan pada table berkut :

JenisBeam stresses(MPa)Tensile Strength(MPa)Ket.Isotropi5,0898amanOrthotropi0,37198aman

*Hasil kriteria tegangan von mises Untuk skenario beban merata tegangan von mises didapatkan dari output result pada material isotropi yang ditunjukkan pada table berikut ini :

*Hasil kriteria tegangan von mises Untuk skenario beban merata tegangan von mises didapatkan dari output result pada material orthotropi yang ditunjukkan pada table berikut ini :

*Hasil kriteria tegangan von mises

JenisPressure(N/m2)Beam stresses Maximum Combined (N/m2)Deformation (m)Max.Min.Layer 16,027 x 1032,99 x 1051,72 x 1020,569Layer 26,027 x 1031,80 x 1052,46 x 1020,569Layer 36,027 x 1031,77 x 1052,45 x 1020,569Layer 46,027 x 1031,75 x 1052,38 x 1020,569Layer 56,027 x 1031,73 x 1052,33 x 1020,569Layer 66,027 x 1031,71 x 1052,31 x 1020,569Layer 76,027 x 1031,70 x 1052,33 x 1020,569Layer 86,027 x 1031,69 x 1052,37 x 1020,569Layer 96,027 x 1031,68 x 1052,36 x 1020,569Layer 106,027 x 1031,67 x 1052,32 x 1020,569Layer 116,027 x 1031,66 x 1052,27 x 1020,569Layer 126,027 x 1031,65 x 1052,21 x 1020,569Layer 136,027 x 1031,64 x 1052,15 x 1020,569Layer 146,027 x 1031,63 x 1052,08 x 1020,569Layer 156,027 x 1031,61 x 1052,01 x 1020,569Layer 166,027 x 1031,60 x 1051,93 x 1020,569Layer 176,027 x 1031,59 x 1051,84 x 1020,569Layer 186,027 x 1031,58 x 1051,75 x 1020,569Layer 196,027 x 1031,57 x 1051,66 x 1020,569Layer 206,027 x 1031,86 x 10572,20,569

*Kreteria dan kondisi stressUntuk skenario beban merata ini nilai tegangan maksimum yang terjadi dibandingkan dengan tegangan ijin bahan dijelaskan pada table berkut :

Material Isotropi

JenisStress Tensor (Mpa)Design Stress(Mpa)KetIsotropi4,546,89Aman

*Kreteria dan kondisi stress Material Orthotropi

JenisStress Tensor (Mpa)Design Stress(Mpa)KetLayer 10,2996,89AmanLayer 20,186,89AmanLayer 30,1776,89AmanLayer 40,1756,89AmanLayer 50,1736,89AmanLayer 60,1716,89AmanLayer 70,176,89AmanLayer 80,1696,89AmanLayer 90,1686,89AmanLayer 100,1676,89AmanLayer 110,1666,89AmanLayer 120,1656,89AmanLayer 130,1646,89AmanLayer 140,1636,89AmanLayer 150,1616,89AmanLayer 160,166,89AmanLayer 170,1596,89AmanLayer 180,1586,89AmanLayer 190,1576,89AmanLayer 200,1866,89Aman

KESIMPULAN

KESIMPULAN

KESIMPULAN

KESIMPULAN

SARAN

Daniel Sahala Putra Panggabean21090110120022

*******