Redesain Rotary Kiln dengan Menggunakan Metode Optimasi Topologi

Giarini, Vemba (2018) Redesain Rotary Kiln dengan Menggunakan Metode Optimasi Topologi. Undergraduate thesis, Sepuluh Nopember Institute of Technology.

[img]
Preview
Text
2113100076_Undergraduate_Theses.pdf - Accepted Version

Download (1MB) | Preview

Abstract

Rotary Kiln merupakan salah satu alat pendukung pada sistem smelter yang berfungsi untuk membantu proses kalsinasi raw material. Gerak rotasi Kiln berasal dari drive system yang diteruskan oleh Spring Plate sehingga Kiln Shell dapat berputar. Tujuan dari penelitian ini adalah melakukan optimasi topologi pada Spring Plate yang digunakan pada Rotary Kiln PT. Vale Indonesia Tbk. Analisa dilakukan dengan menganalisa gaya pembebanan dan massa benda menggunakan metode optimasi topologi. Metode optimasi topologi merupakan salah satu teori optimasi struktur dengan menentukan desain yang optimal berdasarkan distribusi tegangan suatu material pada ruang desain. Penelitian ini menggunakan software Inventor 2016 sebagai pemodelan dan ANSYS 18 untuk analisa static structural dan optimasi topologi. Optimasi topologi dilakukan pertama-tama dengan melakukan uji validasi antara hasil simulasi dengan hasil perhitungan tangan. Simulasi menggunakan meshing adaptive dengan mengontrol element size. Setelah didapatkan bahwa kedua hasil tersebut valid, maka dilakukan optimasi topologi dengan variasasi pengurangan massa benda mula-mula sebesar 90% hingga benda tidak dapat dilakukan optimasi topologi lagi. Kemudian dilakukan smoothing pada benda untuk meminimalisir tegangan. Benda yang telah dilakukan smoothing akan diuji static structural kembali untuk mengetahui nilai tegangan maksimum dan total deformasi masing-masing variasi. Dan tahap terakhir adalah membandingkan nilai tegangan maksimum, total deformasi, dan besar pengurangan massa dari masing-masing model, kemudian dipilih salah satu desain terbaik dari variasi model tersebut. Berdasarkan hasil simulasi diperoleh grafik perbandingan nilai tegangan maksimum existing model dengan model redesain, grafik perbandingan total deformasi dengan variasi model, grafik perbandingan antara nilai tegangan maksimum dan pengurangan massa dari masing-masing model. Untuk redesain Spring Plate dengan variasi 90%,85%,80%,75% mass retained menghasilkan nilai tegangan maksimum, total deformasi benda, pengurangan massa benda secara berturut-turut yaitu sebesar 170,26 MPa, 175,86 MPa, 184,78 MPa dan 184,67 MPa; 0,0354 mm, 0,0357 mm, 0,0358 mm, 0,0358 mm; 50,04 kg, 75,52 kg, 103,58 kg, 130,34 kg. Didapati desain terbaik adalah model dengan variasi 75% mass retained, karena mampu mengurangi massa lebih besar dari variasi yang lain dan nilai tegangan maksimumnya masih berada di bawah nilai tegangan izin. Kata Kunci: Optimasi Topologi, Static Structural, Spring Plate ============================================================================================= Rotary Kiln is one of supporting equipments on smelter system that serves to assist the process of raw material calcination. The Kiln rotation motion comes from the system drive that is forwarded by Spring Plate so that Kiln Shell can rotate. The purpose of this research is to optimize the topology on Spring Plate used in Rotary Kiln PT. Vale Indonesia Tbk. The analysis is done by analyzing the loading style and mass of the object using topology optimization method. Topology optimization method is one of structural optimization theory by determining the optimal design based on the stress distribution of a material in the design space. This study uses Inventor 2016 as a modeling software and ANSYS 18 for statical structure analysis and topology optimization. Topology optimization is done first by doing validation test between simulation result and hand calculation result. The simulation uses adaptive meshing by controlling element size. After obtained that the two results are valid, then the topology optimzation could be done with the variation of the mass reduction of the original object by 90% until the object can not be done by topology optimization again. After going through the optimization stage topology, the object will be smoothing to minimize the stress. Objects that have been done smoothing will be tested static structural again to determine the maximum stress value and total deformation of each variation. And the last stage is to compare the maximum stress, total deformation, and mass reduction of each model, then selected one of the best design of the variation of the model. Based on the simulation results obtained the comparison graph of the existing model's maximum stress value with the redesign models, the total deformation comparison graph with the model variations, the comparison graph between the maximum stress value and the mass reduction of each models. For the redesign of Spring Plate with the variations of 90%, 85%, 80%, 75% mass retained maximum stress values, total deformation of objects, reduction of mass of objects respectively by 170.26 MPa, 175,86 MPa, 184.78 MPa and 184.67 MPa; 0.0354 mm, 0.0357 mm, 0.0358 mm, 0.0358 mm; 50.04 kg, 75.52 kg, 103.58 kg, 130.34 kg. The best design is a model with a 75% mass retained variation, since it was able to reduce mass greater than other variations and its maximum stress value was still below the allowable stress. Keywords: Topology Optimization, Static Structural, Spring Plate

Item Type: Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords: Optimasi Topologi, Static Structural, Spring Plate
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
Depositing User: Vemba Giarini
Date Deposited: 18 Jul 2021 23:12
Last Modified: 18 Jul 2021 23:12
URI: https://repository.its.ac.id/id/eprint/57302

Actions (login required)

View Item View Item