Analisis Pengaruh Orientasi Sudut Dan Ketebalan Terhadap Kekuatan Pylon Komposit Kenaf-Epoksi Pada Kaki Palsu Transfemoral Menggunakan Metode Elemen Hingga

Ariwijaya, Ananda (2022) Analisis Pengaruh Orientasi Sudut Dan Ketebalan Terhadap Kekuatan Pylon Komposit Kenaf-Epoksi Pada Kaki Palsu Transfemoral Menggunakan Metode Elemen Hingga. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111840000114-Undergraduate Thesis.pdf Download (5MB)

Abstract

Pylon adalah komponen pada kaki prostetik yang menghubungkan sendi lutut ke kaki. Perkembangan modern di pylon adalah penggabungan serat karbon untuk memproduksi produk yang ringan. Perkembangan teknologi komposit tidak hanya pada komposit sintetis, akan tetapi uga mengarah pada komposit alam dikarenakan keistimewaan sifatnya yang dapat didaur ulang atau istilah lain terbarukan. Penelitian ini menargetkan aplikasi komposit alam dengan penguat serat kenaf dan matriks epoksi sebagai material alternatif pylon kaki prostetik yang umumnya terbuat dari alumunium. Struktur dari kekuatan komposit bisa dipengaruhi dari berbagai macam faktor, yaitu oleh orientasi sudut serat dan ketebalan dari komposit tersebut. Sehingga dari hal ini dilakukan penelitian untuk menentukan arah serat yang paling optimal dan ketebalan yang dapat digunakan dan diaplikasikan sebagai material alternatif untuk desain pylon kaki prostetik.Penelitian analisis dan simulasi dengan metode elemen hingga ini dilakukan pengujian pada pylon kaki prostetik komposit menggukan software ANSYS. Standar pengujian pembebanan yang diberikan pada spesimen pylon dengan mengacu standar ISO 10328 (2016): Prosthetics — Structural testing of lower-limb prostheses — Requirements and test methods. Variasi penelitian yang dilakukan menggunakan dua variasi yaitu arah orientasi sudut serat, dan variasi ketebalan pylon kaki prostetik komposit. Variasi orientasi sudut serat dilakukan dengan empat variasi yaitu: (0°/0°), (90°/90°), (0°/90°), (45°/-45°). Kemudian variasi ketebalan pada penelitian ini yaitu 3 mm sampai 14 mm dengan kenaikan 1 mm. Hasil penelitian ini diperoleh orientasi sudut terbaik yaitu pada penyusunan orientasi sudut serat untuk pylon komposit yang paling optimal yaitu orientasi sudut (0°/90°). Hal ini dikarenakan penggunaan orientasi sudut (0°/90°) pada pembebanan standar ISO 10328(2016) menghasilkan nilai tegangan von-mises maksimum terendah, nilai kegagalan tsai-wu terendah, dan nilai safety factor tertinggi dibandingkan dengan orientasi sudut lainnya pada masing�masing pengujian saat kondisi heel strike dan toe-off. Meskipun nilai total deformasi pada penggunaan orientasi sudut (0°/90°) memiliki nilai terendah kedua setelah orientasi sudut (90°/90°). Dengan penyusunan sudut (0°/90°) untuk desain pylon dengan ketebalan 4 mm sudah aman untuk pengujian heel strike dan toe-off pada pembebanan level P3 untuk berat badan 60 kg dan dengan ketebalan 10 mm sudah aman untuk pengujian heel strike dan toe-off pada pembebanan level P4 untuk berat badan 80 kg.
==================================================================================================================================
The pylon is the component in the prosthetic leg that connects the knee joint to the foot. The modern development in pylon is the incorporation of carbon fiber to produce lightweight products. The development of composite technology is not only in synthetic composites, but also leads to natural composites because of the properties that can be recycled or other terms are renewable. This study targets the application of natural composites with kenaf fiber reinforcement and an epoxy matrix as an alternative material for prosthetic leg pylons made of aluminum. The structure of the composite strength can be influenced by various factors, namely based on the fiber's direction and the composite's thickness. So from this, research was carried out to determine the most optimal fiber direction and thickness that could be used and applied
as an alternative material for the design of prosthetic leg posts. The analysis and simulation research using the finite element method was tested on the pylon of the composite prosthetic leg using ANSYS software. The standard of loading testing given to pylon specimens concerning the ISO 10328 (2016) standard: Prosthetics — Structural testing of lower limb prostheses — Testing requirements and methods. The variation of research was carried out using two variations, namely the direction of the orientation of the fiber angle, and variations in the thickness of the composite prosthetic leg. Variations in fiber angle orientation were carried out with four variations, namely: (0°/0°), (90°/90), (0°/90°), (45°/-45°). Then the thickness variation in this study is 3 mm to 14 mm with an increase of 1 mm. The results of this study obtained the best angle orientation, namely the arrangement of the fiber angle orientation for the most optimal composite pylon, namely the angle orientation (0°/90°). This is because the use of an angle orientation (0°/90°) in standard loading ISO 10328 (2016) produces the lowest maximum von-mises stress value, the lowest Tsai-wu failure value, and the highest safety factor value compared to other angle orientations in each test when the heel strike and toe-off conditions. However, the total deformation when using the angular orientation (0°/90°) has the second lowest value after the angular orientation (90°/90°). By setting the angle (0°/90°) for the pylon design with a thickness of 4 mm it is safe for heel strike and toe-off testing at P3 level loading for a weight of 60 kg and with a thickness of 10 mm it is
safe for heel strike and toe-off testing under loading level P4 for body weight 80 kg

Item Type:	Thesis (Other)
Additional Information:	RSM 620.118 Ari a-1 2022
Uncontrolled Keywords:	serat kenaf, pylon kaki prostetik, serat alam, komposit, ISO 10328 (2016), kenaf fiber, prosthetic leg pylon, natural fiber, composite
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:	24 Feb 2025 06:00
Last Modified:	24 Feb 2025 06:00
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/118851

Actions (login required)

View Item