Orasi Ilmiah Dies Natalis FT ke-21 Peragakan Simulasi Mobil Tubrukan

Kata kunci yang mudah diingat oleh setiap orang yang hadir dan menyimak pemaparan Orasi ilmiah dalam acara Dies Natalis FT ke-21 yang disampaikan oleh Dr.Ing. Sugeng Waluyo, Ph.D yaitu mobil bertabrakan atau tubrukan mobil. Orasi ilmiah tentang Virtual Mesh Refinement (VMR): Linear Tetrahedral Finite Element ini disampaikan mulai dari latar belakang sampai pada metode yang digunakan yang berkaitan dengan metode komputasi. Virtual Mesh Refinement (VMR): Linear Tetrahedral Finite Element merupakan bidang yang sejak 2009 sampai saat ini, Dr. Ing. Sugeng Waluyo dan tim masih terus melakukan penelitian hingga sampai pada komersialisasi.

Dalam pemaparannya Dr.Ing. Sugeng Waluyo, Ph.D menyampaikan bahwa dalam melakukan penelitian ini membutuhkan motivasi. Dimana motivasi tersebut adalah trend industri otomotif yang secara otomatis sudah mulai mengeluarkan mobil dengan versi baru dalam waktu yang relatif singkat. Kita flashback di tahun 1990-an dimana mobil versi A ke B membutuhkan evolusi sekitar 5 tahun. Tetapi setelah muncul Virtual Testing Environment atau sebuah lingkungan dimana industri bisa menguji mobil di komputer yang tidak hanya di test band yang riil/ laboratorium riil maka ini akan mempercepat. Sehingga kita bisa dapatkan mobil yang berganti bahkan tiap tahun. Dari kontribusi inilah, penelitian ini dilakukan.

Contoh dua gambar menunjukkan 2 tes yang membutuhkan sumber daya, waktu, dan effort yang sangat besar dari perusahaan yang disebut Crash Simulation/Crash Test (pengujian tumpukan). Mobil yang selama ini kita pakai harus di uji apapun hasilnya, kita tidak perlu melihat proses itu, namun semua industri melakukan ini. Sebuah tes yang sangat intensif (laboratorium dan biaya) sehingga betul-betul membutuhkan waktu dari perencanaan hingga dapat dijual.

Dengan menggunakan Environment Virtual yang disebut Finite Element Metode, industri berhasil membuat sebuah akurasi simulasi dalam komputer sehingga tidak lagi menggunakan laboratorium, dengan akurasi sangat baik hinggga 80% dari hasil pengujian fisik. Dari 2 gambar Finite Element proses sesungguhnya dan simulasi menunjukkan proses tumpukan/tubrukan yang secara prinsip mirip dengan akurasi 80%. Proses ini membutuhkan seper mili detik dan jangan sampai terjadi kecelakaan.

Model yang digunakan untuk mensimulasikan sebuah proses waktu sepermili detik/milisecond, dibutuhkan elemen-elemen kecil yang disebut sebagai Tetrahidral Element yang merupakan salah satu jenis dari Finite Element untuk mensimulasikan /melakukan proses komputasi dalam komputer dalam waktu kurang lebih 4 hari (jika dengan super computer bisa dalam waktu 24 jam).

Artinya disini menghadapi permasalahan yaitu : meskipun akurasi 80%, tetapi tetap ada harga yang harus dibayarkan yaitu cost untuk proses komputasi. Sehingga, apa yang harus kita lakukan adalah bagaiman mengurangi cost. Bilamana seseorang mempunyai ide untuk mengubah body/bagian dari mobil, cukup memasukkan ke komputer dan hanya cukup 1 atau 2 jam kemudian muncul hasilnya. Sehingga proses perubahan itu berlangsung dengan cepat.

Finite Element sendiri bukan hanya untuk industri otomotif, tetapi banyak digunakan oleh industri bidang-bidang lain. Sebagai contoh pemodelan tektonik, bagaimana memodelkan sebuah benua, ada jaring-jaring yang disebut sebagai mesh untuk skala besar, skala lebih kecil disebut mikro struktur yang dibuat dari 3D printing. Modelnya sangat banyak sehingga harus diuji dengan Finite element. Apakah model seperti itu mampu memberikan kekuatan, ketahanan, fleksibilitas yang diinginkan oleh designer. Ini harus diuji, karena jika diuji secara fisik dengan ribuan kombinasi membutuhkan waktu yang sangat banyak.

Penggunaan Finite/Tetahidral Element secara umum pada skala/spektrum sangat luas dari skala-skala paling kecil (mikro) sampai skala paling besar yaitu benua. Jika diamati, kelemahan/keterbatasan yang terlihat adalah bagaimana model komputasi tidak serta merta bisa mewakili model sesungguhnya (benua).

Tugas dari peneliti di bidang ini adalah bagaimana tanpa mendetailkan atau tanpa membuat kode seperti ini tetapi bisa mendapatkan hasil yang akurat. Pengujian di laboratorium tidak mungkin, bagaimana menguji sebuah benua? Atau laboratorium apa yang bisa menguji benua? Maka solusinya adalah dengan menggunakan pendekatan komputasi, tidak ada jalan lain.

Linear Tetahidral Element, sebagai salah satu komponen dalam analisis ini. Elemen menyusun sebuah kepala piston yang diberikan gaya dan temperatur sehingga pada saatnya desain selesai dan bisa menyimpulkan bahwa desain ini memenuhi syarat untuk digunakan.

Desain kunci pas yang dalam bahasa keseharian bahwa desain kunci pas harus dapat dipastikan tidak hanya berfungsi tapi harus reliable dengan menggunakan sistem yang sama yaitu Virtual Testing Environment yaitu bagaimana Tetahidral/Finite Element pada densitas yang berbeda. Proses ini ditujukan untuk menghasilkan akurasi yang lebih baik. Proses ini yang nantinya dengan metode yang dikembangkan akan dilakukan secara virtual (bagaimana proses ini tidak terlihat oleh pengguna, dilakukan di backend), pengguna hanya tahu ini hasilnya akurat (terima hasilnya).

Karena grup riset banyak yang berusaha meningkatkan performa untuk menghasilkan sebuah tetrahidral element yang bisa digunakan untuk banyak hal, lalu komersialnya dimana? Dari pembelian software yang masuk, yang mendesain tetrahidral mendapatkan hasilnya dari pengguna software.

Apa yang memberikan kontribusi di Indonesia yang tepat guna? Idenya, bagaimana kita menganggap bahwa sesuatu yang besar itu terdiri dari sebuah yang kecil-kecil. Misalnya sebuah pesawat dapat di break down menjadi stuktur-struktur kecil (sayap), hasil analisis digabungkan menjadi sebuah benda yang utuh.

Itulah yang mendasari ide untuk memperlakukan sebuah Tetrahidral Element menjadi sub structure (ide sederhananya, tegas Pak Sugeng), karena tetrahidral element tanpa sub structure dan dengan sub structure memiliki perilaku yang berbeda yang signifikan. Itulah harapan dalam konteks ini. Kalau hanya 1 element tanpa sub structure tidak bisa memiliki bentuk yang diujikan, sehingga dengan sub structure tetahidral memiliki fleksibilitas.

Bagaimana sebuah benda kotak kemudian dibagi menjadi beberapa bagian, 1 bagian menjadi sub structure dan 1 bagian bukan maka harus dibuat matriks untuk membandingkan. Formulasi matematik inilah yang digunakan. Intinya, bagaimana setiap orang yang menggunakan formulasi ini tidak mendapatkan permasalahan berbeda, untuk membuktikan bahwa produk itu tidak reliable secara teori. Secara teori, formula sudah reliable, namun bagaimana mentransformasikan ke program yang reliable.

Pengujian dilakukan dengan menggunakan sofware komersil (ANSYS, NASTRAN), maka perbandingan akurasinya 10%.

Kesimpulan :

  • VMR meningkatkan kinerja elemen linear tetrahedral
  • Memperluas pengunaan LD-FEM dengan VMR untuk tujuan pendidikan, penelitian dan komersialisasi

#mobiltubrukan #orasiilmiah #diesnatalisftunsoed


Leave a Reply

Your email address will not be published.

EnglishIndonesian