Pengaruh Orientasi Sudut Serat Terhadap Kekuatan Hydrogen Composite Overwrapped Pressure Vessel Tipe IV

Purba, Faradison (2021) Pengaruh Orientasi Sudut Serat Terhadap Kekuatan Hydrogen Composite Overwrapped Pressure Vessel Tipe IV. Undergraduate thesis, Insitut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111740000141-Undergraduated_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2023. Download (6MB) | Request a copy

Abstract

COPV (Composite Overwrapped Pressure Vessel) adalah tangki dengan material penyusun berupa komposit. tangki ini digunakan untuk menyimpan hidrogen pada Fuel Cell Vehicle (FCV). Terdapat berbagai macam jenis COPV bedasarkan penyusunan materialnya dan untuk penggunaan pada FCV sekarang menggunakan tipe IV dengan material komposit menggunakan Carbon Fiber dan linernya menggunakan polietelena. Struktur kekuatan komposit dipengaruhi dari berbagai macam faktor, dimana salah satunya dipengaruhi dari orientasi penyusunan arah serat komposit, sehingga karena hal ini dilakukan penelitian untuk menentukan arah serat yang paling optimal dapat digunakan dan di aplikasikan pada tangki.
Dalam penelitian analisa dan simulasi metode elemen hingga ini dilakukan pada tangki ukuran sebesar 19 liter. Dengan menggunakan perangkat lunak dari Ansys, variasi penelitian dilakukan dengan menggunakan 4 jenis variasi yaitu, [0°/θ°]54, [0°/θ°]54S, [0°/±θ°]54, dan [0°/±θ°]54S, dimana untuk besar θ dilakukan dengan rentang 0° sampai dengan 90° dengan increment yang digunakan sebesar 10. Penelitian dilakukan dengan mengilustrasikan tangki diletakkan di tanah, sehingga ditarik garis pada bagian permukaan luar silinder sebagai simbol kontak antara tanah dengan tangki, garis ini dikunci pada arah radial dan arah hoop, setelah itu dikunci untuk seluruh arah pada titik ujung garis. Dengan pembebanan sebesar 70 MPa, hasil keluaran simulasi ini adalah berupa nilai total deformasi, tegangan von – mises, dan nilai faktor kegagalan yang terjadi pada tangki.
Perbandingan perhitungan kalkulasi dengan hasil simulasi yang didapatkan untuk nilai faktor kegagalannya dimana dari grafiknya antara hasil simulasi dengan hasil perhitungan tangan terdapat perbedaan yang cukup besar dikarenakan analisa perhitungan tangan masih sederhana. Untuk hasil simulasi antara nilai faktor kegagalan dengan tegangan von – mises memberikan hasil yang berbeda, dimana pada variasi sudut [0°/90°]54S menurut teori von – mises kombinasi ini bukan kombinasi optimal dengan besar tegangannya sebesar 499.50 MPa, untuk teori kegagalan tsai – wu kombinasi ini merupakan kombinasi yang paling optimal dibandingkan dengan kombinasi lainnya dimana besar nilai factor of failure sebesar 0.18. Selain itu perbandingan yang didapatkan dengan membandingkan tangki dengan menggunakan material aluminium dan dengan menggunakan COPV di dapatkan data untuk tegangan von – mises pada tangki jenis COPV lebih besar dibandingkan tangki aluminium. Tetapi untuk nilai safety factor nya tangki COPV dengan menggunakan teori tsai - wu memiliki nilai 2.65 dan untuk tangki aluminium memiliki nilai sebesar 0.69, dimana COPV memiliki nilai faktor keamanan 4 kali lipat lebih aman dibandingkan dengan tangki aluminium.
====================================================================================================================
COPV (Composite Overwrapped Pressure Vessel) is a tank with composite material. This tank is used to store hydrogen in a Fuel Cell Vehicle (FCV). There are various types of COPV based on the composition of the material and for use in FCV now using type IV with composite materials using Carbon Fiber and the liner using polyethylene. The structure of the composite strength is influenced by various factors, one of which is influenced by the orientation of the composition of the composite fiber direction, so because of this research was carried out to determine the most optimal fiber direction that can be used and applied to the tank.
In this research, the analysis and simulation of the finite element method was carried out on a 19 L tank. By using software from Ansys, the research variation was carried out using 4 types of variations, namely, [0°/θ°]54, [0°/θ°]54S, [0°/±θ°]54, and [0°/ ±θ°]54S, where for the size of , it is carried out in a range of 0° to 90° with an increment of 10. The study was carried out by illustrating the tank placed on the ground, so that a line was drawn on the outer surface of the cylinder as a symbol of contact between the ground and the tank. , this line is locked in the radial direction and the hoop direction, after that it is locked for all directions at the end point of the line. With a loading of 70 MPa, the output of this simulation is the total value of deformation, von - mises stress, and the value of the failure factor that occurs in the tank.
Comparison of calculation calculations with simulation results obtained for the value of the failure factor where from the graph between the simulation results and the results of hand calculations there is a big difference because the hand calculation analysis is still simple. The simulation results between the failure factor values and the von - Mises stress give different results, where the variation of the angle [0°/90°]54S according to the von - Mises theory this combination is not the optimal combination with the stress magnitude of 499.50 MPa, for the Tsai failure theory. – wu this combination is the most optimal combination compared to other combinations where the factor of failure is 0.18. In addition, the comparisons obtained by comparing tanks using aluminum material and using COPV data for the von-mises voltage in COPV tanks are greater than aluminum tanks. But for the value of the safety factor, the COPV tank using the tsai - wu theory has a value of 2.65 and for the aluminum tank it has a value of 0.69, where COPV has a safety factor value of 4 times safer than the aluminum tank.

Item Type:	Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords:	COPV, faktor kegagalan, FCV, safety factor, tangki, von – mises, COPV, factor of failure, FCV, safety factor, tank, von – mises.
Subjects:	T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA418.9 Composite materials. Laminated materials. T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA660.T34 Tanks. Pressure vessels T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	FARADISON PURBA
Date Deposited:	14 Aug 2021 06:47
Last Modified:	14 Aug 2021 06:47
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/86336

Actions (login required)

View Item