Penggunaan Metode Elemen Hinga Untuk Optimasi Komponen Rear Upright Mobil Formula Elektrik ITS Anargya Mark 2.0

Trengginas, Linggar Alvinsyah (2021) Penggunaan Metode Elemen Hinga Untuk Optimasi Komponen Rear Upright Mobil Formula Elektrik ITS Anargya Mark 2.0. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111740000191-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2023. Download (19MB) | Request a copy

Abstract

Teknologi berkembang dengan pesat dari masa ke masa salah satunya pada bidang otomotif. Berat mobil merupakan aspek yang sangat berpengaruh pada performa mobil. Salah satu cara mengurangi berat mobil adalah dengan optimasi desain. Optimasi desain pada mobil dapat menghasilkan komponen yang ringan serta lebih efisien dalam proses manufaktur. Tim formula elektrik ITS Anargya Mark 2.0 akan mengikuti perlombaan kategori electric vehicle (EV) pada Student Formula Japan 2021. Perlombaan tersebut terdiri dari static event serta dynamic event. Dynamic event melipti acceleration, autocross, efficiency, endurance dan skid pad. Salah satu komponen penting yang dilakukan optimasi desain pada mobil formula elektrik ITS Anargya Mark 2.0 adalah rear upright. Metode optimasi yang digunakan adalah optimasi topologi dengan maksud mengurangi massa dari rear upright. Optimasi topologi merupakan metode matematik yang mengoptimalkan distribusi material secara spasial dalam domain yang ditentukan.
Optimasi dilakukan menggunakan metode topologi, dilakukan analisis gaya pada rear upright dengan menghitung besarnya gaya serta momen yang bekerja pada kondisi pembebanan tertentu. Digunakan kondisi pembebanan perlambatan pada jalan datar lurus, serta perlambatan pada jalan datar berbelok. Pembebanan yang bekerja pada kondisi jalan datar lurus adalah gaya vertikal, gaya horizontal, gaya kampas rem dan momen pengereman. Untuk kondisi jalan datar berbelok ditambah dengan gaya lateral serta momen kopel. Pembahasan dilakukan dengan membandingkan kedua hasil analisis untuk mendapat kondisi pembebanan dengan tegangan lebih besar. Kemudian dilakukan simulasi kekuatan pada rear upright dengan menggunakan software ANSYS Workbench 19.2. Proses simulasi dilakukan penentuan material, meshing, penentuan boundary condition, pendefinisian kondisi pembebanan serta uji konvergensi. Optimasi topologi dilakukan dengan mass retain 50%, 40%, 30% dan 20%, kemudian dilakukan redesign dengan batasan manufaktur mesin CNC milling 3-axis. Dilakukan simulasi static serta simulasi fatigue life pada desain hasil optimasi topologi kemudian ditentukan desain terbaik dari hasil optimasi.
Hasil simulasi tahap awal didapatkan rear upright memiliki massa awal, tegangan maksimum dan deformasi total maksimum secara berturut-turut sebesar 451,47 gram, 184,11 MPa dan 0,21698 mm. Hasil redesign dari simulasi optimasi topologi dengan mass retain sebesar 50%, 40%, 30% dan 20% menghasilkan massa berturut-turut sebesar 331,87 gram, 295,97 gram, 233,61 gram dan 217,60 gram. Simulasi fatigue life yang dilakukan pada rear upright hasil redesign tersebut berturut-turut sebesar 4,5455.107, 4,5455.107, 6,3277.106 dan 8,9577.105. Didapatkan desain rear upright terbaik adalah hasil redesign dengan variasi mass retain 20% karena memiiki massa terkecil namun memenuhi yield strength dan design life.
=====================================================================================================
Technology growing fast from time to time one of it is on automotive sector. Weight of car is an influential aspect on car performance. One way to reduce car weight is by design optimization. Design optimization on car produce lightweight component and efficient to manufacture. Formula Electric ITS Anargya Mark 2.0 Team will participate in Student Formula Japan 2021 competition on electric vehicle (EV) category. The competition consists of static event and dynamic event. Dynamic event include acceleration, autocross, efficiency, endurance and skid pad. Optimized critical component on formula electric ITS Car Anargya Mark 2.0 is rear upright. Topology optimization method used to reduce rear upright mass. Topology optimization is a mathematic method that optimize material distribution spatially on specified domain.
Optimization done by topologic method, force analysis done on rear upright by calculating force and moment on specific loading condition. Deceleration on straight flat lane and deceleration on turn flat lane conditions used. Loading works on straight flat lane condition are vertical force, horizontal force, force on brake pad and braking moment. For turn flat lane condition, lateral force and couple moment is added. Analysis is done by comparing both result to get loading condition with bigger stress. Static simulation is done on rear upright by utilizing ANSYS Workbench 19.2 software. Material definition, meshing, boundary layer definition, loading condition definition and convergence test is done on simulation process. Topology optimization is done with 50%, 40%, 30% and 20% mass retain, then redesign is done by considering manufacturing limitation of CNC milling 3-axis machine. Static and fatigue life simulation is done on optimization result design to determine the best optimization result.
From the early stage simulation of rear upright, mass, maximum stress and maximum total deformation obtained consecutively 451,47 gram, 184,11 MPa and 0,21698 mm. Redesign result of topology simulation with 50%, 40%, 30% and 20% mass retain generate final mass consecutively 331,87 gram, 295,97 gram, 233,61 gram and 217,60 gram. The result of fatigue life simulation from redesigned rear upright consecutively 4,5455.107, 4,5455.107, 6,3277.106 and 8,9577.105. The best rear upright design obtained is redesigned rear upright with 20% mass retain variation since it has least mass and fulfill yield strength and design life.

Item Type:	Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords:	rear upright, design optimization, finite element method, topology optimization, fatigue life, rear upright, optimasi desain, metode elemen hingga, optimasi topologi, fatigue life
Subjects:	T Technology > TL Motor vehicles. Aeronautics. Astronautics > TL671.6. Materials--Fatigue.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Linggar Alvinsyah Trengginas
Date Deposited:	07 Sep 2021 07:19
Last Modified:	07 Sep 2021 07:19
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/91706

Actions (login required)

View Item