Optimalisasi Penguatan Komposit Pada Komponen Sepeda Motor
Karena sifat spesifik beratnya yang luar biasa, material komposit serat saat ini telah diterapkan di berbagai industri. Karena biaya yang tinggi pada masa lampau komposit hampir secara eksklusif digunakan dalam industri kedirgantaraan. Sekarang, berbagai bagian dalam industri otomotif dan sepeda motor terbuat dari bahan ini. Dengan menggabungkan bahan serat dan matriks yang berbeda serta pembuatan struktur laminar dengan orientasi lapisan yang berbeda, dimungkinkan secara khusus mempengaruhi sifat mekanik untuk menghasilkan komponen yang sangat ringan.
Meskipun ada berbagai proses manufaktur yang berbeda, semua metode memiliki aspek yang sama, yaitu sifat material akhir diatur selama produksi, di mana parameter proses menjadi penentu. Tergantung pada jenis prosesnya, hamburan (scattering) mungkin terjadi di prosedur produksi. Selain kesalahan geometri dan sudut dari lapisan individu, kesalahan manufaktur seperti bundle serat yang bergelombang, akumulasi serat atau resin, impregnasi serat yang tidak mencukupi atau pengerasan yang tidak sempurna dapat terjadi. Tergantung pada kualitas proses pembuatannya, fitur-fitur ini dapat dikurangi, tetapi tidak sepenuhnya dihindari.
Berdasarkan contoh struktur komposit serat dari sektor sepeda motor, pendekatan baru menggunakan perangkat lunak Ansys Statistics on Structure akan disajikan dalam artikel ini untuk mengukur hamburan produksi ini dan untuk langsung mentransfernya kembali ke dalam simulasi. Contoh simulasi diambil dari eksperimen perusahaan sepeda motor KTM yang sedang mendesain komponen motor KTM Rally 450 bagian depan menggunakan komposit.
Overview
Untuk memberikan gambaran umum tentang prosedur, semua langkah awalnya dibuat sketsa di contoh aplikasi. Sebagai titik awal, RB-BC (roadbook base carrier) digunakan dengan standar struktur lapisan dan kasus beban yang relevan didefinisikan. Mereka juga dipilih sedemikian rupa sehingga dapat diterapkan dengan akurasi pengukuran yang tinggi dalam percobaan. Kondisi pembebanan kekakuan yang dievaluasi mencerminkan penggunaan RB-BC dalam praktiknya, tetapi hanya mewakili sebagian dari kasus beban operasi yang digunakan untuk desain. Analisis pretest menggunakan Statistik pada Struktur menentukan titik pengukuran dengan manfaat informasi maksimum dari hamburan (scattering) yang terjadi.
Ketiga skenario pengujian kembali dilakukan pada tiga RB-BC yang identik namun sedikit tercecer karena proses pembuatannya. Dalam setiap percobaan, empat titik pengukuran yang ditentukan oleh analisis pretest dipilih, yang juga mudah diakses dalam desain eksperimental. prosedur tes diulang lima kali dalam setiap kasus untuk mendeteksi kesalahan pengukuran disebabkan oleh fasilitas pengujian. Dengan demikian, total 240 nilai deformasi dipertimbangkan. Data pengukuran ini dievaluasi, diterapkan pada simulasi sebagai referensi titik dan digunakan untuk definisi fungsi target untuk kalibrasi berikutnya. Untuk ketidakpastian yang harus dikalibrasi, parameter berikut adalah: diperkenalkan untuk pemetaan sifat hamburan ke dalam model simulasi:
- Orientasi lapisan.
- Ketebalan lapisan.
- Sifat material.
- Bidang degradasi untuk mendeteksi hamburan lebih lanjut
Dengan model simulasi yang dikalibrasi, evaluasi ketahanan dapat dilakukan dilakukan dengan menggunakan parameter yang sama dan kesimpulan dapat diturunkan dari hasil untuk meningkatkan kualitas produk.
Simulasi Beban Desain
Kondisi pembebanan dalam desain komponen rumit dan tidak hanya kekakuan statis dan beban kekuatan, tetapi juga beban tabrakan dinamis untuk pertimbangan jatuh dan terguling tertentu. Karena terlalu memakan waktu untuk mempertimbangkan semua kasus beban desain untuk evaluasi metodologi hamburan, kasus direduksi menjadi kasus kekakuan untuk pembawa dasar roadbook yang dipertimbangkan secara terpisah untuk menghilangkan efek dari komponen di sekitarnya (dan hamburannya) pada hasil.
Simulasi Beban Uji
Di satu sisi, ini dipilih dengan cara yang masih mewakili tes asli dan, di sisi lain, untuk memastikan eksperimen dilakukan dengan sesedikit mungkin pengukuran hamburan. Mereka mewakili yang esensial yang dapat dijelaskan dalam pengukuran selanjutnya dengan cara perpindahan pada titik-titik tertentu. Pemodelan lapisan berorientasi objek struktur dilakukan secara ketat dalam Ansys Composite Prepost sesuai dengan instruksi manufaktur yang diringkas. Orientasi diatur oleh penyesuaian beberapa sistem koordinat, sehingga memungkinkan variasi cepat dari orientasi fiber.
Kalibrasi Simulasi ke Hasil Tes
Parameter berikut sekarang tersedia untuk kalibrasi simulasi ke hasil pengujian:
Analisis toleransi untuk menentukan akurasi pembuatan alat kelengkapan yaitu:
- Sifat material (modulus elastisitas berarah melintang atau searah serat, modulus geser).
- Ketebalan lapisan.
- Orientasi lapisan.
- Amplitudo bentuk hamburan untuk menggambarkan bidang degradasi.
Untuk mengkalibrasi hasil simulasi dengan hasil pengujian, dilakukan optimasi untuk masing-masing roadbook base carrier. Tujuannya adalah meminimalkan penyimpangan secara bersamaan di semua 12 titik pengukuran. 12 suku fungsi target diberi bobot sehubungan dengan nilai referensi dari masing-masing pengukuran. Jumlah parameter yang akan dikalibrasi masih sangat banyak (>50) akan menyebabkan jumlah yang tinggi dalam perhitungan berjalan. Untuk alasan ini, terlebih dahulu, studi sensitivitas dilakukan untuk memisahkan parameter yang tidak penting dari parameter penting dan untuk menghilangkannya dalam optimasi berikutnya. Penggunaan 12 titik pengukuran dalam fungsi target meningkatkan kemungkinan hasil yang jelas.
PT Tensor memberikan jasa konsultasi Finite Element Analysis (FEA) dan Computational Fluid Dynamics (CFD) untuk desain engineering. Kami juga memberikan tutorial-tutorial gratis penggunaan software nya di kanal youtube kami. Hubungi kami sekarang juga!
>> KLIK DI SINI UNTUK JASA KONSULTASI
>> YOUTUBE PT TENSOR
>> KLIK DI SINI UNTUK MEMBACA ARTIKEL LAINNYA!
Kontributor: Daris Arsyada
Sumber:
https://www.ansys.com/content/dam/product/platform/optislang/ansys-ktm.pdf (diakses pada tanggal 15 Maret 2022)