Analisis Energy Absorption Pada Struktur Bio-Inspired Yang Terbuat Dari Aluminium Dengan Mempertimbangkan Berat Dan Volume Jenis

Depari, Yohanes Pringeten Dilianto Sembirng (2025) Analisis Energy Absorption Pada Struktur Bio-Inspired Yang Terbuat Dari Aluminium Dengan Mempertimbangkan Berat Dan Volume Jenis. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh November.

Text 6007221007-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2027. Download (10MB) | Request a copy

Abstract

Penelitian ini menganalisis performa struktur bio-inspired sebagai energy absorber pada modul crashbox kereta api cepat. Dalam penelitian ini, variasi kecepatan tabrakan yang digunakan adalah 10 m/s, 15 m/s, dan 20 m/s melalui simulasi numerik. Pendekatan analisis dibagi menjadi dua metode, yaitu struktur berdasarkan massa sebagai parameter tetap dan struktur berdasarkan volume sebagai parameter tetap. Struktur berdasarkan massa mencakup desain honeycomb (HYC), silinder (CYL), dan horsetail (HOR T4 dan HOR T8) yang menggunakan material Al 6061 dan Al 1100. Struktur berdasarkan volume mencakup honeycomb (HYC), gabungan antara horsetail dan silinder (HOR-HYC), serta gabungan antara horsetail dan honeycomb (HOR-HNY), dengan material Al 1100 dan Al 6061.Proses simulasi dilakukan dengan mendesain model menggunakan Autodesk, memasukkan parameter Johnson-Cook pada material Al 1100 dan Al 6061, serta mendefinisikan point mass sebesar 625 kg dengan variasi kecepatan. Hasil simulasi pada metode 1 menunjukkan bahwa pada kecepatan 10 m/s, seluruh desain dapat menyerap energi dengan baik, dengan nilai EA tertinggi sebesar 31.227,9 J pada desain HNY. Pada kecepatan 15 m/s, model CYL tidak mampu menyerap energi, dan desain HNY mencapai EA terbesar sebesar 69.402,3 J. Pada kecepatan 20 m/s, desain CYL, HOR T4, dan HOR T8 tidak dapat menyerap energi, sementara HNY tetap dapat menyerap sebesar 124.184 J. Pada metode 2, pada kecepatan 10 m/s, perbedaan nilai EA antara setiap desain adalah 0,18% dari 30.419,53 J, dengan EA terbesar pada desain HNY. Material Al 6061 menunjukkan nilai EA yang lebih besar sebesar 2,66% dibandingkan Al 1100. Pada kecepatan 15 m/s, desain HNY menunjukkan EA terbesar sebesar 69.402,29 J, dengan perbedaan hanya 0,1% dibandingkan desain lainnya. Perbedaan nilai EA material Al 1100 lebih besar sebesar 1,48% dibandingkan dengan Al 6061. Pada kecepatan 20 m/s, nilai EA terbesar pada desain HNY adalah 124.184,01 J, dengan perbedaan sebesar 0,17% dibandingkan dengan struktur lainnya. Material Al 1100 menunjukkan nilai EA lebih besar sebesar 1,3% dibandingkan Al 6061.
==================================================================================================================================
This study analyzes the performance of bio-inspired structures as energy absorbers in high-speed train crashbox modules. The study simulates collision impacts at speeds of 10 m/s, 15 m/s, and 20 m/s using numerical simulations. The analysis approach is divided into two methods: one based on mass as a fixed parameter and the other based on volume as a fixed parameter. The mass-based structures include honeycomb (HYC), cylindrical (CYL), and horsetail (HOR T4 and HOR T8) designs, using Al 6061 and Al 1100 materials. The volume-based structures include honeycomb (HYC), a combination of horsetail and cylinder (HOR-HYC), and a combination of horsetail and honeycomb (HOR-HNY), with materials Al 1100 and Al 6061. The simulation process was conducted by designing models using Autodesk, incorporating the Johnson-Cook parameters for Al 1100 and Al 6061 materials, and defining a point mass of 625 kg with varying speeds. The simulation results from method 1 indicate that at 10 m/s, all designs are able to absorb energy effectively, with the highest EA value of 31,227.9 J achieved by the HNY design. At 15 m/s, the CYL model failed to absorb energy, while the HNY design reached the highest EA of 69,402.3 J. At 20 m/s, the CYL, HOR T4, and HOR T8 designs failed to absorb energy, while the HNY design was able to absorb 124,184 J. In method 2, at 10 m/s, the difference in EA values among the designs is 0.18% from 30,419.53 J, with the highest EA observed in the HNY design. Material Al 6061 showed a 2.66% higher EA compared to Al 1100. At 15 m/s, the HNY design had the highest EA value of 69,402.29 J, with a difference of only 0.1% compared to other designs. The EA difference between Al 1100 and Al 6061 materials was 1.48%, with Al 1100 performing better. At 20 m/s, the highest EA value was 124,184.01 J for the HNY design, with a 0.17% difference compared to other structures. Al 1100 showed a 1.3% higher EA than Al 6061.These results highlight the importance of both structural design and material choice in optimizing energy absorption, with the HNY structure and Al 1100 material offering the best performance.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Crashworthiness, Energy Absorber Module (EAM), Bio-inspired Structure, Aluminum 6061, Aluminium 1100, Kereta Api Cepat, Bio-inspired Structure, High-Speed Train
Subjects:	T Technology > TF Railroad engineering and operation T Technology > TF Railroad engineering and operation > TF240 Railway construction T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Yohanes Pringeten Dilianto Sembiring Depari
Date Deposited:	01 Feb 2025 04:21
Last Modified:	01 Feb 2025 04:21
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/117597

Actions (login required)

View Item