Analisis Pengaruh Orientasi Sudut Serat Dan Ketebalan Komposit Terhadap Kekuatan Ankle-Foot Prosthetic Komposit Sisal/Epoxy Dan Palm/Epoxy Dengan Metode Elemen Hingga

Chamidi, Fazhli (2022) Analisis Pengaruh Orientasi Sudut Serat Dan Ketebalan Komposit Terhadap Kekuatan Ankle-Foot Prosthetic Komposit Sisal/Epoxy Dan Palm/Epoxy Dengan Metode Elemen Hingga. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111840000023-Undergraduate Thesis.pdf Download (9MB)

Abstract

Ankle-foot prosthetic sebuah teknologi pengganti organ tubuh pada bagian kaki yang hilang akibat kecacatan dari lahir atau diamputasi karena kecelakaan agar dapat membantu manusia dalam berjalan seperti layaknya orang normal. Ankle-foot prosthetic ini digunakan sebagai alat bantu bagi disabilitas agar dapat melakukan akitvitas sehari-hari seperti berjalan, berlari, bekerja, dan lain sebagainya. Pada ankle-foot prosthetic jenis ini menggunakan material komposit dengan natural fiber yaitu serat sisal, dan palem serta matrix berupa resin epoxy. Struktur kekuatan komposit dipengaruhi oleh berbagai macam faktor, yaitu dipengaruhi oleh arah orientasi serat komposit dan ketebalan dari komposit tersebut. Sehingga karena hal ini dilakukan penelitian untuk menentukan arah serat yang paling optimal dan ketebalan yang dapat digunakan dan diaplikasikan pada ankle-foot prosthetic. Pada penelitian ini juga memiliki tujuan untuk membandingkan kekuatan dari penggunaan material komposit sisal/epoxy dengan material komposit palem/epoxy pada desain ankle-foot prosthetic. Dalam analisa penelitian dan simulasi metode elemen hingga dilakukan pada desain ankle-foot prosthetic. Dengan menggunakan software ANSYS, variasi penelitian yang dilakukan menggunakan dua variasi yaitu arah orientasi serat, dan variasi ketebalan terhadap dua jenis material yaitu sisal/epoxy dan palem/epoxy. Untuk variasi arah orientasi serat dilakukan dengan lima variasi arah sudut serat yaitu [0°]10; [0°/90°]5; [45°/-45°]5; [0°/90°/45°/-45°/0°]s; [0°/45°/90°/-45°/0]s. Kemudian variasi ketebalan pada penelitian ini yaitu 3 mm, 6 mm, dan 9 mm. Penelitian ini dilakukan dengan melakukan pengujian pada desain ankle-foot prostheticberdasarkan Standar KSP 8403 dengan dua jenis pengujian yaitu forefoot dan heel dengan pemberian pembebanan sebesar 400 N. Hasil penelitian ini diperoleh kombinasi sudut orientasi terbaik pada material sisal/epoxy adalah [0°] dan untuk material palem/epoxy [45°/-45°]. Kemudian diikuti ketebalan terbaik berada pada ketebalan 9 mm dimana menghasilkan nilai safety factor yang aman dan menjadikan desain ankle-foot prosthetic menjadi kuat dan aman. Material terbaik sebagai penyusun ankle-foot prosthetic dicapai oleh material sisal/epoxy dengan nilai tegangan maksimum Von Mises sebesar 121,94 MPa pada pengujian forefoot dan 61,489 MPa pada pengujian heel. Kemudian dengan deformation sebesar 58,669 mm pada pengujian forefoot dan 6,9905 mm pada pengujian heel. Selanjutnya safety factor yang dihasilkan 0,20396 pada pengujian forefoot dan 0,41742 pada pengujian heel. Lalu diikuti oleh material palem/epoxy denga nilai berturut-turut yaitu pada tegangan maksimum von misses diperoleh nilai sebesar 125,94 MPa pada pengujian forefoot dan 66,169 MPa pada pengujian heel. Kemudian nilai deformation yang dicapai sebesar 49,395 mm pada pengujian forefoot dan 6,2451 mm pada pengujian heel. Kemudian nilai safety factor yang dihasilkan yaitu sebesar 0,18318 pada pengujian forefoot dan 0,38153 pada pengujian heel.
==================================================================================================================================
Ankle-foot prosthetic is a technology to replace body organ in the ankle that were lost due to birth defects or amputations due to accidents in order to help humans walk like a normal people. Ankle-foot prosthetic is used to as a device for disability people in order to conduct daily activities like walking, working, etc. this type of ankle-foot prosthetic uses a composite material with natural fiber namely sisal and palm fiber with the matrix is epoxy resin. The strength of composite structure is affected by various factor, namely affected by the orientation of the fiber direction and thickness of the composite, so because of this thing the research was conducted to determine the most optimal fiber direction and thickness of the composite that can be used and applied to the ankle-foot prosthetic. This research also aims to compare the strength of using a sisal/epoxy composite material with a palm/epoxy composite material in ankle-foot prosthetic design. In the research analysis and simulation the finite element method is carried out on the ankle-foot prosthetic design. By using ANSYS software, the variation of the research carried out using two variations, namely the direction of fiber orientation, and variations in thickness against two types of materials, namely sisal/epoxy and palm/epoxy. For variations in the direction of fiber orientation, there are five variations in the direction of the fiber angle, namely [0°]10; [0°/90°]5 ; [45°/-45°]5 ; [0°/90°/45°/-45°/0°]s ; [0°/45°/90°/-45°/0]s. Then the thickness variations in this study are 3 mm, 6 mm, and 9 mm. This research was conducted by testing the prosthetic ankle-foot design based on the KSP 8403 standard with two types of testing, namely the forefoot and heel with a loading of 400 N. The results of this study obtained that the best orientation angle combination for sisal/epoxy material is [0°] and for palm/epoxy material is [45°/-45°]. Then followed by the best thickness which is at a thickness of 9 mm which produces a safe safety factor value and makes the ankle-foot prosthetic design strong and safe. The best material as an ankle-foot prosthetic was achieved by sisal/epoxy material with a maximum Von Mises stress value of 121.94 MPa on the forefoot test and 61,489 MPa on the heel test. Then with a deformation of 58.669 mm in the forefoot test and 6.9905 mm in the heel test. Furthermore, the resulting safety factor is 0.20396 on the forefoot test and 0.41742 on the heel test. Then followed by palm/epoxy material with successive values, namely at the maximum stress of von misses, the value of 125.94 MPa was obtained in the forefoot test and 66.169 MPa in the heel test. Then the deformation value achieved was 49.395 mm in the forefoot test and 6.2451 mm in the heel test. Then the resulting safety factor value is 0.18318 on the forefoot test and 0.38153 on the heel test

Item Type:	Thesis (Other)
Additional Information:	RSM 620.118 Cha a-1 2022
Uncontrolled Keywords:	Ankle-foot prosthetic, natural fiber, sisal, palem, arah orientasi serat, KSP 8403, sisal, palm, orientation of fiber direction
Subjects:	T Technology > TL Motor vehicles. Aeronautics. Astronautics > TL240.5 Composite materials
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Mr. Marsudiyana -
Date Deposited:	18 Feb 2025 03:57
Last Modified:	18 Feb 2025 03:57
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/118784

Actions (login required)

View Item