Analisis Kelelahan Pada Gerbong Lokomotif Kereta Api Semi Cepat (Medium Speed Train) Dengan Menggunakan Metode Elemen Hingga

Rahmat, Muhammad Fatir (2020) Analisis Kelelahan Pada Gerbong Lokomotif Kereta Api Semi Cepat (Medium Speed Train) Dengan Menggunakan Metode Elemen Hingga. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img] Text
02111640000118_Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only

Download (5MB) | Request a copy

Abstract

ABSTRAK PT. INKA mengembangkan kereta untuk moda transportasi Jakarta-Surabaya dengan sistem kereta lokomotif push-pull. Pada konsep kereta lokomotif yang dikembangkan ini mempertimbangkan efek gaya hambat aerodinamis karena kereta lokomotif medium speed memiliki kecepatan maksimal 160km/jam. Pengaruh gaya hambat aerodinamis yang berubah – ubah seiring dengan kecepatan kereta beroperasi. Pada penelitian ini melakukan analisis kelelahan (fatigue analysis) pada gerbong kereta lokomotif untuk mengestimasi ketahanan dan umur kerja gerbong lokomotif terhadap pembebanan yang terjadi. Penelitian ini mengacu pada data pendukung yang didapat dari berbagai sumber yang sudah divalidasi oleh tim riset pengembangan kereta medium speed Jakarta-Surabaya. Penelitian ini masih dalam tahap riset dan pengembangan sehingga kereta medium speed Jakarta-Surabaya belum dapat dibuat. Maka dari itu penelitian ini digunakan sebagai acuan riset dengan memvariasikan material dan kondisi pembebanan saat percepatan beroperasi. Variasi material gerbong adalah Stainless Steel AISI 301LN dan Stainless Steel AISI 301LN dengan sifat material keadaan las. Variasi pembebanan didapatkan dari perubahan percepatan dan kecepatan dalam operasi kereta semi cepat, yakni percepatan operasi sebesar 0,5 m/s2, perlambatan operasi sebesar 1,25 m/s2, perlambatan darurat sebesar 1,52 m/s2, kecepatan operasi rata – rata sebesar 110km/j, dan kecepatan maksimum sebesar 160km/j. Simulasi dilakukan dengan metode elemen hingga menggunakan perangkat lunak ANSYS Workbench 18.1. Model yang digunakan analisis merupakan model yang sudah disederhanakan dengan melakukan tahap merubah model solid menjadi model surface, dan pemotongan model surface menjadi setengah. Hasil simulasi berupa tegangan prinsipal maksimal dan tegangan prinsipal minimal. Hasil ini diplot pada diagram tegangan mean-fluctuating dengan kriteria garis modified goodman. Penggunaan garis goodman dipilih karena daerah keamanan yang lebih cocok untuk gerbong agar pemilihan material yang lebih ekonomis. garis modified goodman untuk melihat keamanan fatigue strength dari beban yang bekerja pada gerbong terhadap material gerbong. Dari hasil perhitungan didapatkan hasil fatigue strength, faktor keamanan kelelahan, dan umur kelelahan dari gerbong lokomotif termasuk dalam kategori desain infinite life kecuali pada kasus pembebanan penumpang penuh dengan perlambatan operasi sebesar 1.25 m/s2, dan kasus pembebanan penumpang penuh dengan perlambatan darurat sebesar 1.52 m/s2. Dari diagram modified goodman penelitian ini didapatkan visualisasi jenis tegangan fluktuasi yang muncul akibat pembebanan seluruh kasus yaitu fluctuating stress. Untuk mendapatkan kategori desain infite life, maka penulis melakukan modifikasi pada model dengan menggunakan skenario kasus yang mengalami kategori desain finite life. Dari hasil modifikasi model underframe gerbong lokomotif, didapat penurunan nilai fatigue strength, kenaikan nilai faktor keamanan kelelahan, dan umur kelelahan untuk kasus yang mengalami kategori desain finite life yaitu kasus IV dan kasus V. Kata kunci : Gerbong, tegangan prinsipal maksimal, tegangan prinsipal minimum, metode elemen hingga, modified goodman. ================================================================= ABSTRACT PT. INKA develops trains for the Jakarta-Surabaya transportation mode with a push-pull locomotive train system. The concept of the locomotive train being developed considers the effect of aerodynamic drag because a medium speed locomotive train has a maximum speed of 160km / hour. The effect of aerodynamic drag changes with increasing train speed. In this final project research, a analysis of fatigue (fatigue analysis) is carried out on locomotive car body to estimate the durability and working life of the locomotive car body against the loadings that occur. This study refers to supporting data obtained from various sources that have been validated by the Jakarta-Surabaya medium speed train development research team. This research is still in the research and development stage so that the Jakarta-Surabaya medium speed train cannot yet be built. Therefore this research is used as a research reference by varying the material and loading conditions during acceleration. The variations of the car body material are Stainless Steel AISI 301LN and Stainless Steel AISI 301LN with weld state material properties. The variation of loading conditioin is obtained from changes in acceleration and speed in semi-fast train operations, the operating speed of 0.5 m/s2, operating deceleration of 1.25 m/s2, emergency deceleration of 1.52 m/s2, average operating speed of 110 km/h, and the maximum speed of 160 km/h. The simulation was using the finite element method using ANSYS Workbench 18.1 software. The model used for analysis is a simplified model by changing the solid model to the surface model and cutting the surface model in half. The simulation results are maximum principal stress and minimum principal stress. These results are plotted on a mean-fluctuating stress diagram with the modified goodman line criterion. The use of the modified goodman line was chosen because the safety area is more suitable for car body so that the selection of materials is more economical. Modified goodman line is used to see the fatigue strength of the loads acting on the car body against the car body material. From the results of the calculation of fatigue strength, safety factor, and the life cycle of the locomotive car body, it is classified in the infinite life design’s category except in the case of full passenger loading with operating deceleration of 1.25 m/s2, and in the case of full passenger loading with emergency deceleration of 1.52. m/s2. From the diagram of the modified goodman of this final project research, it is obtained a visualization of the type of fluctuation stress that arises from the loading of all cases, namely the fluctuating stress. To get the infite life design’s category, the authors modify the model by using the cases scenario that experience the finite life design’s category. From the modification of the locomotive car body underframe model, a decrease in the value of fatigue strength, an increase in the value of the safety factor, and the life cycle. Keywords : Car body, maximum principal stress, minimum principal stress, finite element method, modified goodman.

Item Type: Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords: Gerbong, tegangan prinsipal maksimal, tegangan prinsipal minimum, metode elemen hingga, modified goodman. Car body, maximum principal stress, minimum principal stress, finite element method, modified goodman.
Subjects: T Technology > TF Railroad engineering and operation > TF270 Railway structures and buildings
Divisions: Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User: Rahmat Muhammad Fatir
Date Deposited: 26 Aug 2020 02:10
Last Modified: 26 Aug 2020 02:10
URI: http://repository.its.ac.id/id/eprint/80979

Actions (login required)

View Item View Item