Optimasi Topologi dan Optimasi Jumlah Rib pada Uav Fixed Wing Male (Medium Altitude Long Endurance) dengan Metode Elemen Hingga

Yudantara, Tri Adi (2019) Optimasi Topologi dan Optimasi Jumlah Rib pada Uav Fixed Wing Male (Medium Altitude Long Endurance) dengan Metode Elemen Hingga. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111540000019_Undergraduate_Thesis.pdf Restricted to Repository staff only Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Unmanned Aerial Vehicle (UAV) adalah pesawat tanpa awak yang dapat dikendalikan dari jarak jauh atau oleh dirinya sendiri melalui program yang diberikan dalam pesawat tersebut. UAV sangat dikembangkan di ITS melalui tim Bayucaraka yang melakukan penelitian mengenai UAV untuk keperluan mapping karena kemampuannya untuk menjelajah pada tempat-tempat yang susah dijangkau dengan pesawat konvensional. Namun susahnya menentukan dan mendesain struktur dari sayap pesawat ini menjadi permasalahan yang serius bagi Bayucaraka, karena jika konstruksi sayap berat akan menyebabkan flight time menurun. Sehingga perlu dilakukan optimasi pada sayap supaya mendapat hasil konstruksi yang lebih baik. Penelitian ini berfokus pada desain struktur sayap pesawat atau disebut dengan ribs pada salah satu jenis UAV yaitu fixed wing yang didesain mampu terbang dengan membawa beban yang berat seperti kamera, baterai, motor, dan sistem elektronik lainnya dalam waktu yang lama. Struktur sayap pada UAV ini terbuat dari kayu balsa yang lakukan optimisasi mengenai konstruksi dari ribs tersebut. Tahapan awal dari proses ini adalah dengan memodelkan geometri sayap dengan menggunakan software inventor, lalu penginputan geometri pada software ansys untuk didefinisikan material, meshing, letak tumpuan dan pembebanan yang digunakan. Simulasi tahap awal menggunakan simulasi static structural dengan software ANSYS yang meliputi model pada sayap pesawat penuh dengan jumlah ribs 24, lalu dilakukan simulasi static structural yang berfokus pada masing-masing ribs, kemudian dilakukan optimasi topologi untuk mengetahui pengaruh pengurangan massa terhadap tegangan maksimum dengan melakukan berbagai variasi massa retain yaitu 50%, 60%, 70%, dan 80%. Simulasi tahap akhir dari sayap penuh dilakukan dengan memvariasikan hasil optimasi topologi rib 80% sampai 50% massa retain dan hasil yang didapatkan dari optimasi topologi dibandingkan dengan optimasi jumlah rib dimana dilakukan variasi berupa 24 rib, 18 rib, dan 12 rib untuk mengetahui pengaruh pengurangan rib terhadap tegangan maksimum. Kemudian hasil dari optimasi topologi dibandingkan dengan hasil optimasi jumlah rib untuk mendapatkan desain sayap terbaik. Hasil dari penelitian ini diantaranya tegangan pada sayap UAV tanpa adanya optimasi topologi sebesar 14.551 Mpa, dan deformasi total sebesar 92.255 mm, dengan menggunakan optimasi topologi 60% maka akan menghasilkan pengurangan massa dari 170.6144 gram menjadi 55.642 gram, tegangan maksimum pada sayap sebesar 16.771 Mpa dan deformasi total sebesar 99.364 mm, sedangkan hasil optimasi jumlah rib 12 didapatkan nilai tegangan sebesar 16.34 Mpa dan deformasi total sebesar 105.48 mm dengan massa total sebesar 46.53 gram, sehingga pemilihan geometri sayap UAV fixed wing menggunakan hasil optimasi jumlah rib 12.
====================================================================================================================================
Unmanned Aerial Vehicle (UAV) is aircraft that can control itself or by program on its controller that located on aircraft’s fuselage. Recenly UAV is developed by ITS with the team name is Bayucaraka which doing several research about UAV due to Kompetition KRTI (kontes robot terbang Indonesia) or finishing mapping and monitoring mission, because of its ability to reach some difficult place if we are using conventional aircraft. But to determine construction and structure of its wing is still complicated and being serious problem in Bayucaraka, because if the aircraft’s wing has massive construction, it will reduce flight time because of using massive energy to lift it’s weight, because of that reason it is important to do research about optimation of its wing to get best geometry of its structure. This research focused on a part of the wing which called rib in UAV fixed wing which designed to be able lift massive load such as battery li-po, camera, motor, and other system in long duration of mission. The Structure of the wing of this UAV using balsa wood which will be optimized the construction in that ribs. Initial setup of this progress is modelling the geometry of the wing with Autodesk Inventor, Then input that geometry in ANSYS softwere to be defined material each part and defined what mesh is used in that geometry, continue with defined posision of support which writer using fixed support in two ribs near fuselage and input lift force which collected from x-foil softwere. First simulation using static structure in ANSYS workbench with geometry of wing which consist of 24 ribs, then continue with specific simulation in each of ribs, then from simulation static structure each rib continued with topology optimization with several variastion there are 80%, 70%, 60%, and 50% mass to retain. Continued with final simulation which all result in variastion of topology combined together being new wing with optimized ribs with 4 variation, and by comparing the result from graph mass and maximum stress and determine best variation of topology optimization. After that the result of best design in topology optimization compared with optimation amount of rib, by variating in a wing consist of 24, 18, and 12 ribs, and simulate in static structural to get data of amount of ribs versus maximum stress, we can decide best geometry by optimization. And final comparasion is doing by compare result of topology optimization and amount of ribs optimization. Result of this research produce stress of UAV wing before topology optimization is 14.551 Mpa, and total deformation 92.255 mm, after geometry optimized using topology optimization with variation of 60% mass of retain which reduece mass from 170.6144 gr to be 55.642 gr, and produce maximum stress 16.771 Mpa and total deformation 99.364 mm, while amount of ribs optimization reduced mass to be 46.53 gr and produced maximum stress 16.34 Mpa and total deformation 105.48 mm, Finally best geometry for UAV fixed wing is 12 ribs optimization.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Unmanned Aerial Vehicle (UAV), Ribs, Sayap
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ230 Machine design
Divisions:	Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Yudantara Tri Adi
Date Deposited:	21 Jul 2026 08:07
Last Modified:	21 Jul 2026 08:07
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/66555

Actions (login required)

View Item