Analisa Optimasi Topologi Struktur Pada Frame ROV Untuk Inspeksi Hull Kapal Saat Sandar Menggunakan Software Berbasis Metode Elemen Hingga

Huda, Fachry Muza Alfi (2023) Analisa Optimasi Topologi Struktur Pada Frame ROV Untuk Inspeksi Hull Kapal Saat Sandar Menggunakan Software Berbasis Metode Elemen Hingga. Other thesis, Intitut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 10211810000042-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2025. Download (4MB) | Request a copy

Abstract

ROV kelas inspeksi didesain memiliki berat dan ukuran yang relatif kecil untuk memenuhi persyaratan total massa rendah agar mudah dibawa dan dikerahkan melalui tenaga manusia, dan portabilitas sistem secara keseluruhan. Karena BlueROV2 kelas inspeksi ini cenderung tenggelam sehingga membutuhkan buoyancy foam, maka frame ROV ini harus memiliki massa yang lebih rendah tetapi harus dapat bertahan dalam tekanan hidrostatis di bawah air sesuai dengan kedalaman yang dicapai. Untuk mendapatkan kondisi yang ideal untuk frame ROV ini, maka dapat dilakukan proses optimasi untuk mendapatkan massa yang lebih ringan dari desain awal dengan mempertahankan nilai kekuatan dari desain frame ROV tersebut. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui hasil simulasi tegangan, deformasi total, dan nilai safety factor dari ROV kelas inspeksi BlueROV2 dengan frame berbahan plastik HDPE setelah dioptimasi topologi.

Pada Tugas Akhir ini menggunakan metode optimasi topologi dengan software infinite element untuk mengetahui hasil simulasi static structural dari pembebanan pada saat beroperasi dengan kedalaman 10 meter di bawah air dan semua 6 thruster diaktifkan pada kondisi full power. Pada simulasi static structural menggunakan solution dari total deformation, von mises stress dan safety factor. Langkah pertama dari penelitian ini yaitu perancangan model 3D frame ROV lalu simulasi tahap awal menggunakan software elemen hingga. Simulasi tahap awal ini meliputi import model ke software elemen hingga, kemudian definisikan material HDPE, dilanjutkan proses meshing dan uji konvergensi. Setelah hasil meshing nilainya konvergen, maka dilanjutkan dengan optimasi topologi dari desain awal terhadap frame ROV dengan mass retain 80%, 70%, 60 % dan 50% yang nantinya akan didesain ulang pada keempat model tersebut. Setelah itu simulasi tahap akhir dengan metode yang sama dengan simulasi tahap awal yang akan dilakukan pada keempat model frame hasil desain ulang. Kemudian analasis hasil akhir untuk menentukan “desain terbaik” untuk rekomendasi desain frame ROV.

Mengacu pada jurnal penelitian yang dilakukan Yu Cao dalam menguji ROV terhadap gelombang air untuk kestabilan dalam beroperasi, penulis menggunakan setup pengujian seperti pada jurnal tersebut sebagai acuan dalam melakukan simulasi tahap awal dan akhir. Simulasi tahap awal didapatkan bahwa frame ROV memiliki massa total sebesar 2.3119 kg, deformasi maksimum sebesar 0,74904 mm, tegangan maksimum sebesar 3,0931 MPa,dan safety factor sebesar 15. Sedangkan simulasi tahap akhir pada desain yang telah doptimasi dengan mass retain sebesar 80%, 70%, dan 60% menghasilkan massa berturut-turut sebesar 2,1248, 2,0167, 1,8604 kg dengan deformasi maksimum berturut-turut 0,75082, 0,75823, 0,76329 mm sehingga berdasarkan analisa perbandingan simulasi tahap akhir, didapatkan rekomendasi desain “terbaik” yaitu desain optimasi frame ROV dengan mass retain 60%. Untuk proses optimasi topologi dengan mass retain sebesar 50% dianggap gagal karena terjadi suatu anomali pada proses optimisasi topologi.
================================================================================================================================
ROV inspection class is designed to have less weight dan mass due to the requirements for low mass, the portability of the overall system so the ROV can be deployed and recovered using manpower alone. Because of this BlueROV2 inspection class tends to sink and then it requires buoyancy foam, therefore the frame of an ROV should be made with less weight as possible but must be capable of withstanding the hydrostatic pressure underwater as the depth goes. The ideal condition of this ROV frame are the frame gets optimized so it can have less weight form the actual design but the structural strength are remain same. The purpose of this research is to know the value of the stress, total deformation, and safety factor of the ROV inspection class BlueROV2 with HDPE frame after topology optimization.

The method that used in this research is topology optimization method using finite element software to find out the results of static structural from loading when operating on a 10 meters depth under water and from all 6 thrusters being activated at the same time at full power. The first step on this research is designing the 3D model and then doing the initial simulation using finite element software. This initial simulation cosists importing the 3D model into finite element software, define the HDPE material, and then the meshing process and convergent test. After the meshing results are converge, then proceed the topology optimization from the actual design of the ROV frame with mass retain on 50%, 60%, 70% and 80% then redesigning those four models. The next stage is the final simulation on the after- redesigning models using the same method as the initial simulation. Then the final analysis is established to achieve “The best design” for ROV frame design recommendations.

Referring to the journal research conducted by Yu Cao in testing ROV against water waves for stability in operation, the authors use the experiment setup such as those in the journal as a reference in conducting initial and final stage simulations. The initial stage simulation found that the ROV frame has a total mass of 2.3119 kg, a maximum deformation of 0.74904 mm, a maximum stress of 3.0931 MPa, and a safety factor of 15. While the final stage simulation on an optimized design with a mass retain of 80 %, 70%, and 60% yielded masses of 2.1248, 2.0167, 1.8604 kg respectively with maximum deformations of 0.75082, 0.75823, 0.76329 mm respectively, so that based on the comparative analysis of the stage simulation Finally, the "best" design recommendation is obtained, namely the ROV frame optimization design with 60% mass retain. The topology optimization process with a mass retain of 50% is considered a failure because an anomaly occurs in the topology optimization process.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	ROV, Frame, Optimasi Topologi, Static Structural, ROV, Frame, Topology Optimization, Static Structural
Subjects:	T Technology > T Technology (General) > T57.62 Simulation T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA347 Finite Element Method T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA660.F7 Structural frames. T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ230 Machine design T Technology > TS Manufactures > TS171 Product design V Naval Science > VM Naval architecture. Shipbuilding. Marine engineering > VM163 Hulls (Naval architecture)
Divisions:	Faculty of Vocational > Mechanical Industrial Engineering (D4)
Depositing User:	Fachry Muza Alfi Huda
Date Deposited:	17 Feb 2023 07:52
Last Modified:	17 Feb 2023 07:52
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/97521

Actions (login required)

View Item