Ruzuqi, Rezza (2018) Analisa Konduksi Panas Dua Dimensi pada Functionally Graded Materials (FGMs) Menggunakan Metode Elemen Hingga (FEM). Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Preview |
Text
02511550010002-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Download (8MB) | Preview |
Abstract
Seiring dengan kemajuan dunia industri, seperti industri penerbangan,
kesehatan, kimia, elektronik, dan lain sebagainya, kebutuhan akan material
komposit semakin meningkat untuk memenuhi permintaan pasar. Hal tersebut
dikarenakan material komposit memiliki rasio beban dan berat yang tinggi dan
ketahanan fatik yang baik. Namun demikian, keperluan terhadap material yang
memiliki sifat-sifat ketahanan terhadap temperatur tinggi, ketahanan terhadap
oksidasi juga meningkat. Functionally Graded Materials (FGMs) adalah kelas
material maju dari material komposit yang memiliki sifat material yang bervariasi
dari satu titik ke titik lainnya. Sifat tersebut terbentuk dari dua atau lebih fase
konstituen dengan gradasi dan sifat material khusus. Pada penelitian ini akan
dilakukan analisis dua dimensi konduksi panas dalam FGMs menggunakan
Metode Elemen Hingga (FEM). Tiga model gradasi sifat FGMs diteliti dalam
studi yaitu Polinomial, Eksponensial dan Trigonometri. Respon temperatur dari
FGMs dengan menggunakan ketiga model gradasi tersebut dibandingkan dan
dianalisa. Distribusi temperatur optimum tiga model yang dibangun dengan
perangkat lunak ANSYS.
Jika ditinjau dari variasi FGMs yang digunakan untuk permasalahan
konduksi panas, variasi trigonometri dihasilkan hasil yang baik. Misalkan pada
geometri silinder berlubang, nilai temperatur rata-rata yang didapat sebesar
�=30,3447 . Pada geometri persegi sebesar �=46,0835 . Dan pada
geometri rumit sebesar �=25,2129 . Kemudian jika ditinjau dari performa,
pada geometri silinder berlubang variasi kuadratik dengan jumlah nodal 1379,
didapatkan waktu pengerjaan selama 434,6 s. Pada geometri silinder berlubang
variasi eksponensial, waktu pengerjaan selama 435 s. Dan pada geometri silinder
berlubang variasi trigonometri, waktu pengerjaan selama 444 s. Pada geometri
persegi, didapatkan waktu pengerjaan yang rata-rata sama yakni selama 37 s. Dan
pada geometri rumit didapatkan waktu pengerjaan yang rata-rata sama juga yakni
selama 35 s. Dan yang terakhir jika ditinjau dari efisiensi, hasil dari FEM sangat
mendekati hasil dari metode analitik. Misalkan pada geometri silinder berlubang
variasi kuadratik dengan jumlah nodal 761, didapatkan rata-rata nilai error sebesar
0,0019. Pada geometri silinder berlubang variasi kuadratik dengan jumlah nodal
883, rata-rata nilai error sebesar 0,0013. Dan pada geometri silinder berlubang
variasi kuadratik dengan jumlah nodal 1379, rata-rata nilai error sebesar 0,0012.
==============================================================================================
Along with the progress of the industrial world, such as aviation industry,
healthcare, chemical, electronics, etc., the n
eed for composite materials is
increasing to meet market demand. This is because composite materials have a
high load and weight ratio and good fatigue resistance. However, the need for
materials with high temperature resistance properties, resistance to o
xidation also
increases. Functionally Graded Materials (FGMs) are advanced material classes of
composite materials that have material properties that vary from one point to
another. These properties are formed from two or more constituent phases with
grada
tions and special material properties. In this research will be conducted two
-
dimensional analysis of heat conduction in FGMs using Finite Element Method
(FEM). Three models of gradation of FGMs properties were studied in the study
of Polynomial, Exponenti
al and Trigonometry. The temperature response of
FGMs using the three gradation models is compared and analyzed. The optimum
temperature distribution of three models built with ANSYS software.
When viewed from the variations of FGMs used for heat conduction
problems, trigonometric variations yielded good results. Suppose that in the
cylinder geometry of the hole, the average temperature value obtained for
T = 30,3447 oC. On a square geometry of T = 46,0835 oC.
And on the complicated geometry of T = 25,2129 oC.
Then, in terms of performance, the
cylindrical geometry of quadratic variation with the number of nodal 1379,
obtained the processing time for 434.6 s. In hollow cylindrical geometry of
expone
ntial variation, the processing time is 435 s. And on the cylinder geometry
of the variation of trigonometry, the working time is 444 s. In rectangular
geometry, the average working time is reached for 37 s. And in the complex
geometry obtained the average
workmanship time is also equal for 35 s. And
finally, in terms of efficiency, the results of FEM are very close to the results of
the analytic method. Suppose that in the cylindrical geometry of quadratic
variation with the number of nodal 761, obtained a
n average error value of
0.0019. In the cylindrical geometry of quadratic variation with the numeral
number 883, the average error value is 0.0013. And on the cylindrical geometry of
quadratic variation with the numal number 1379, the average error value is 0.0012.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Uncontrolled Keywords: | FGMs, Konduksi panas, Metode elemen hingga (FEM), ANSYS, Heat conduction, Finite element methods |
| Subjects: | T Technology > TN Mining engineering. Metallurgy > TN752.I5 Steel--Heat treatment T Technology > TS Manufactures > TS155 Production control. Production planning. Production management T Technology > TS Manufactures > TS156 Quality Control. QFD. Taguchi methods (Quality control) T Technology > TS Manufactures > TS170 New products. Product Development T Technology > TS Manufactures > TS171 Product design |
| Divisions: | Faculty of Industrial Technology > Material & Metallurgical Engineering > 27101-(S2) Master Thesis |
| Depositing User: | Rezza ruzuqi |
| Date Deposited: | 21 Feb 2018 05:22 |
| Last Modified: | 09 Apr 2020 02:05 |
| URI: | http://repository.its.ac.id/id/eprint/50779 |
Actions (login required)
 |
View Item |