Optimasi Desain Upright Depan Mobil Formula Elektrik Mark 2.0 Anargya ITS Dengan Menggunakan Metode Elemen Hingga

Taruna, Fahreza Aji (2021) Optimasi Desain Upright Depan Mobil Formula Elektrik Mark 2.0 Anargya ITS Dengan Menggunakan Metode Elemen Hingga. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111740000084-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2023. Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Pada era ini, berbagai penelitian desain kendaraan dengan bobot yang ringan dengan harga terjangkau sedang meningkat pesat. Salah satu cara mendapatkan desain dengan bobot yang ringan adalah dengan melakukan optimasi desain.. Optimasi desain upright khususnya pada upright mobil modern juga perlu dilakukan pada upright depan mobil formula elektrik Mark 2.0 Anargya ITS yang akan berpartisipasi pada perlombaan Student Formula Japan (SFJ) 2021 kategori EV (Electric Vehicle). Beberapa teknik optimasi desain diantaranya adalah optimasi topologi yaitu proses optimasi yang memberikan tata letak material yang optimal sesuai dengan desain ruang dan batasan beban. Oleh sebab itu, perlu dilakukan penelitian untuk mengetahui tegangan dan defleksi yang terjadi pada desain upright depan Anargya Mark 2.0 sebelum dilakukan optimasi, mengetahui tegangan, defleksi, dan fatigue life pada desain upright depan Anargya Mark 2.0 setelah dilakukan optimasi topologi dengan beberapa variasi mass retain, dan mengetahui desain mana yang paling unggul dan bisa dimanufaktur dengan mesin CNC milling 3-axis.
Tahapan pada penelitian ini terdiri dari analisa beban upright depan pada kondisi jalan berbelok dengan perlambatan dan lurus dengan perlambatan yang akan membebani poros, bracket brake caliper, dan bracket steering arm pada upright depan. Kemudian, desain existing upright depan disimulasi menggunakan simulasi static structural dengan software elemen hingga yang meliputi pendefinisian model, meshing, set up, dan analisis hasil untuk mengetahui kondisi beban terbesar. Lalu dilanjutkan dengan simulasi optimasi topologi terhadap upright depan dengan mass retain 40%, 50%, 60%, dan 70%, untuk kemudian dilakukan desain ulang pada keempat model tersebut. Setelah itu simulasi tahap akhir dengan metode yang sama dengan simulasi tahap awal dan selanjutnya simulasi fatigue untuk keempat model upright depan hasil desain ulang, dan kemudian analisis hasil akhir dilakukan untuk menentukan “desain terbaik” dengan batasan bisa dimanufaktur dengan mesin CNC milling 3-axis.
Simulasi tahap awal didapatkan bahwa upright depan memiliki massa total, tegangan maksimum, dan deformasi total maksimum berturut-turut 944,39 gram, 245,15 Mpa, dan 0,37081 mm. Topologi dengan massa retain 70%,60%, 50%, 40 % menghasilkan massa berturut-turut 701,19, 610,62, 524,81, 416,43 gram dengan fatigue life minimum berturut-turut 4,5445.107, 4,5445.107, 2,4943.107, dan 2,1319.107 cycle sehingga desain “terbaik” adalah desain ulang dengan massa retain 40%. Variasi desain terbaik (mass retain 40%) upright depan dapat dimanufaktur menggunakan mesin CNC milling 3-axis karena ukuran lubang, radius fillet, dan lebar alur terkecilnya berturut-turut 8 mm, 4 mm, 2,47 mm dimana semua ukuran tersebut masih dapat dimanufaktur dengan mesin.
====================================================================================================
In this era, various researches on the design of vehicles with light weights at affordable prices are increasing rapidly. One way to get a design with a light weight is to optimize the design Upright design optimization especially for modern car uprights also needs to be done on the front upright of Anargya ITS Mark 2.0 electric formula car which will participate in the Student Formula Japan (SFJ) 2021 EV (Electric Vehicle) category. Several design optimization techniques include topology optimization, which is an optimization process that provides optimal material layout according to space design and load constraints. Therefore, it is necessary to conduct research to determine the stresses and deflections that occur in the Anargya Mark 2.0 front upright before optimization, to determine the stress, deflection, and fatigue life in the Anargya Mark 2.0 front upright design after topological optimization with several variations of mass retain, and find out which designs is the best and can be manufactured with 3-axis CNC milling machines.
The steps in this study consist of analyzing the front upright load in the condition when car turns while braking and goes straight while braking which will burden the axle, brake caliper bracket, and steering arm bracket on the front upright. Then, the design of the existing upright front is simulated using static structural simulation with finite element software which includes model definition, meshing, set up, and analysis of results to determine the largest load conditions. Then proceed with topological optimization simulation of the front upright with mass retain 40%, 50%, 60%, and 70%, and then redesign the four models. After that, the final simulation was carried out using the same method as the initial simulation and then carried out fatigue simulations for the four redesigned front upright models, and then analysis of the final results was carried out to determine the "best design" with limitations that could be manufactured with 3-axis CNC milling.
The initial simulation shows that the front upright has a total mass, maximum stress, and maximum total deformation of 944,39 grams, 245,15 Mpa, and 0,37081 mm, respectively. Topology with mass retain of 70%, 60%, 50%, 40% produces masses of 701,19, 610,62, 524,81, 416,43 grams with minimum fatigue life of 4,5445.107, 4,5445.107, 2,4943.107, dan 2,1319.107 cycles so that the “best” design is a redesign with 40% retain mass. The best design variation (mass retain 40%) of the front upright can be manufactured using a 3-axis CNC milling machine because the hole size, fillet radius, and the smallest groove width are 8 mm, 4 mm, 2.47 mm respectively which with these specifications, it still can be manufactured by machine.

Item Type:	Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords:	upright depan, optimalisasi desain, topologic optimization, fatigue, front upright, design optimization, topologic optimization
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:	Fahreza Aji Taruna
Date Deposited:	23 Aug 2021 00:57
Last Modified:	23 Aug 2021 00:57
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/88540

Actions (login required)

View Item