Analisis Thermal Transient dan Static Structure Pada Disc Brake Berbasis Finite Element
DOI:
https://doi.org/10.61844/jemmtec.v4i02.1095Kata Kunci:
Thermal Transient, Static Structure, Disc Brake, Finite Element.Abstrak
Rem merupakan elemen penting untuk menjaga kemampuan manuver dan keselamatan pada kendaraan apa pun, baik yang berputar maupun linier. Sistem pengereman bekerja dengan memanfaatkan gesekan antara cakram dan bantalan, untuk memperlambat kendaraan yang bergerak. Tujuan penelitian ini untuk pembaruan dengan mengintegrasikan analisis thermal transient dan static structure secara bersamaan pada model rem cakram berbasis fenite element. Desain disc brake menggunakan software solidwork dan materialnya menggunakan cast iron steel. Parameter yang digunakan adalah temperatur lingkungan, heat power dan convection. Hasil kualitas mesh yang dengan elemen yang bervariasi untuk menyesuaikan bentuk geometri kompleks, sehingga mendukung akurasi simulasi. Hasil analisis thermal transient menunjukkan adanya distribusi temperatur suhu maksimum mencapai sekitar 101,47°C dan suhu minimum hingga -149,28°C. Kemudian analisis static sctructure menunjukkan nilai tegangan minimum sekitar 9,53×102 N/m², sedangkan nilai maksimum sekitar 3,42×106 N/m². Dari sisi mekanis, tegangan von Mises maksimum yang terjadi jauh di bawah batas leleh material dan mampu menahan beban kerja normal tanpa risiko kegagalan struktural.
Referensi
R. García-León, E. Flórez-Solano, dan C. Acevedo-Peñaloza, “Análisis termodinámico en frenos de disco (Bogotá: ECOE Ediciones ltda),” 2018.
W. Afnison, W. Wagino, N. Hidayat, M. Muslim, dan M. Masykur, “Analysis Thermal Pada Solid dan Ventilated Disk Brake Pada Mobil Hemat Energy Pagaruyuang Team UNP,” J. Mekanova Mek. Inov. dan Teknol., vol. 7, no. 1, hal. 44, 2021, doi: 10.35308/jmkn.v7i1.3699.
J. Jusnita, D. Annisa Fithry, dan V. Selviyanty, “Sistem Pengendalian Panas Rem Tromol dengan Water Cooller sebagai Solusi Losse Brake pada Truck,” J. Surya Tek., vol. 9, no. 2, hal. 511–515, 2022, doi: 10.37859/jst.v9i2.4333.
P. S. Dhakad, “Thermal Analysis of Disc Brake Using Ansys Software,” Int. J. Adv. Eng. Res. Dev., vol. 3, no. 03, hal. 8–17, 2017, doi: 10.21090/ijaerd.030359.
R. A. G. León, E. F. Solano, dan Á. S. Quiñones, “Brake discs: A technological review from its analysis and assessment,” Inf. técnico, vol. 83, no. 2, hal. 217–234, 2019.
A. B. Prasetiyo dan K. A. Sekarjati, “Desain dan Analisis Frekuensi Natural Rangka Mesin Penyiang Gulma Menggunakan Metode Finite Element Analysis Design and Analysis of Natural Frequency Weed Weeding Machine Frames Using the Finite Element Analysis Method,” J. Ris. Sains dan Teknol., vol. 6, no. 2, hal. 181–187, 2022, doi: 10.30595/jrst.v6i2.14428.
A. B. Prasetiyo dan K. A. Sekarjati, “Natural Frequency Analysis of Compost Processing Machin,” AIP Conf. Proc., vol. 020047, no. 1, hal. 1–9, 2024, doi: https://doi.org/10.1063/5.0214076.
A. B. Prasetiyo, K. A. Sekarjati, dan I. P. A. Assagaf, Sutrisna, “Analisis Frekuensi Natural Velg Ring 16 Menggunakan Finite Element Method,” in Prosiding Nasional Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi XVII Tahun 2022 (ReTII), 2022, vol. 2022, no. November 2021, hal. 354–359.
A. B. Prasetiyo, K. A. Sekarjati, dan Sutrisna, “Numerical analysis of the influence iron type on Von Mises Stress and safety parameters for compost processing machine frame construction,” IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci., vol. 1151, no. 1, 2023, doi: 10.1088/1755-1315/1151/1/012058.
A. B. Prasetiyo, K. A. Sekarjati, dan I. R. Putra, “Steady State Thermal dan Struktur Analysis Disc Brake Motor Menggunakan Metode Finite Element Analysis ( FEA ),” J. Energy, Mater. Manuf. Technol., vol. 4, no. 1, hal. 23–29, 2025, doi: https://doi.org/10.61844/jemmtec.v4i01.977.
A. Belhocine dan M. Bouchetara, “Thermal analysis of a solid brake disc,” Appl. Therm. Eng., vol. 32, no. 1, hal. 59–67, 2012, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2011.08.029.
A. Sukandi, K. Anggi Prayoga, dan K. Rasyid, “Modeling dan Simulasi Transient Thermal pada Rem Cakram Sepeda Motor,” Pros. Semnas Mesin PNJ, vol. 2685, no. 9319, hal. 34–47, 2020, [Daring]. Tersedia pada: http://jurnal.pnj.ac.id.
A. Sainath, P. M. Dehadray, P. Bharath, dan L. B. Rao, “The thermal and stress analysis of disc brake,” IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., vol. 1128, no. 1, hal. 012015, 2021, doi: 10.1088/1757-899x/1128/1/012015.
R. A. N. N. Soejatmiasih, H. Wicaksono, S. D. Wicaksono, dan R. Djoenaidi, “Analisis Struktur Pada Disc Brake Dengan Variasi Material Dan Jumlah Lubang Ventilasi Terhadap Temperatur Dan Tegangan Ekuivalen,” Otopro, vol. 18, no. 1, hal. 33–43, 2022, doi: 10.26740/otopro.v18n1.p33-43.
M. A. Rahmansyah, “Analisa Pengaruh Media Pendingin Dan Pembebanan Disc Cakram Terhadap Putaran Dan Temperatur Kerja Pada Prony Brake,” Tek. J. Tek., vol. 6, no. 2, hal. 186–192, 2020.
D. I. Prima dan H. L. Guntur, “Desain Dan Analisa Thermomekanik Rotor Disc Brake Pada Kendaraan Electric Scooter Design,” J. Pendidik. Tek. Mesin Undiksha, vol. 10, no. 2, hal. 14–21, 2022, [Daring]. Tersedia pada: http://10.0.93.79/jptm.v10i2.51606.
A. Belhocine dan M. Bouchetara, “Investigation of temperature and thermal stress in ventilated disc brake based on 3D thermomechanical coupling model,” Ain Shams Eng. J., vol. 4, no. 3, hal. 475–483, 2013.
A. Belhocine dan A. Afzal, “FEA Analysis of coupled thermo-mechanical response of grey cast iron material used in brake discs,” Rev. científica, vol. 36, no. 3, hal. 280–296, 2019.
C. Pinca-Bretotean, R. Bhandari, C. Sharma, S. K. Dhakad, P. Cosmin, dan A. K. Sharma, “An investigation of thermal behaviour of brake disk pad assembly with Ansys,” Mater. Today Proc., vol. 47, no. xxxx, hal. 2322–2328, 2021, doi: 10.1016/j.matpr.2021.04.296.
A. B. Prasetiyo, K. A. Sekarjati, dan I. P. A. Assagaf, “Studi Numerik Pengaruh Variasi Pembebanan Troli Pengangkut Barang di Laboratorium Manufaktur ITNY Terhadap Analisis Struktur Menggunakan Metode Elemen Hingga,” J. Energy, Mater. Manuf. Technol., vol. 2, no. 1, hal. 30–39, 2023, doi: https://doi.org/10.1000/jemmtec.v2i01.
A. Y. Candra et al., “Desain Dan Analisis Varian Sudut Pisau Terhadap Uji Kinerja Mesin Pencacah Rumput,” J. Energy, Mater. Manuf. Technol., vol. 3, no. 2, hal. 41–50, 2024, doi: https://doi.org/10.61844/jemmtec.v3i01.751.
A. B. Prasetiyo dan K. A. Sekarjati, “Design engineering and analysis of the horizontal and vertical type of power weeder machine claw cultivator on the safety factor using the FEA method,” AIP Conf. Proc., vol. 2927, no. 1, 2024, doi: 10.1063/5.0194013.
A. B. Prasetiyo, K. A. Sekarjati, dan S. Haryo, “Design And Analysis of The Effect of Variation Ofcompression Force on Allen Key Using Finite Element Analysis Method,” SJME Kinemat., vol. 7, no. 1, hal. 39–52, 2022, doi: 10.20527/sjmekinematika.v7i.
A. B. Prasetiyo dan K. A. Sekarjati, “Finite Element Simulation of Power Weeder Machine Frame,” Indones. J. Comput. Eng. Des., vol. 4, no. 2, hal. 26–34, 2022, doi: https://doi.org/10.35806/ijoced.v4i2.291.
H. Jakahadiyuda Prawira, D. Dwi Handoko, dan A. Bagus Prasetiyo, “Rancang Bangun Animal Feed Grass Chopping Machine,” J. Energy, Mater. Manuf. Technol., vol. 2, no. 02, hal. 6–14, 2023, doi: 10.61844/jemmtec.v2i02.453.
A. B. Prasetiyo dan K. A. Sekarjati, “Analysis of The Vertical and Horizontal type Cultivator Claw on The Performance test of Tge Power Weeder Machine,” SINTEK J. J. Ilm. Tek. Mesin, vol. 18, no. 1, hal. 13–18, 2024, doi: 10.24853/sintek.18.1.13-18.
A. B. Prasetiyo, K. A. Sekarjati, dan I. R. Putra, “Analisis Numerik Frekuensi Natural dan Mode Bentuk Rangka Mesin Pengaduk Gula Aren Menggunakan Metode Elemen Hingga,” J. Energy, Mater. Manuf. Technol., vol. 4, no. 1, hal. 1–9, 2025, doi: https://doi.org/10.61844/jemmtec.v4i01.970.
A. B. Prasetiyo et al., “Finite Element Analysis (FEA) of blade weed design using Ansys workbench,” Sinergi, vol. 26, no. 3, hal. 371, 2022, doi: 10.22441/sinergi.2022.3.012.
A. B. Prasetiyo dan K. A. Sekarjati, “Analisis Struktur Desain Pisau Pengupas Tempurung Kelapa Menggunakan ANSYS 19.2,” in Seminar Nasional Riset & Inovasi Teknologi, 2022, hal. 417–423.
A. J. Asmara, I. Nadiansyah, A. J. Magmadian, A. A. Dhombo, H. Sraun, dan A. B. Prasetiyo, “Desain dan Analisis Tegangan Double Crane Hook Kapasitas 5 Ton Menggunakan Metode Elemen Hingga,” in Prosiding Nasional Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi XVIII Tahun 2023 (ReTII), 2023, vol. 2023, no. November, hal. 121–125.
R. Alda, I. A. Ariesta, S. R. Aditya, A. Rahayu, F. Nurwimbo, dan A. Bagus, “Desain dan Analisis Struktur Variasi Paddock Motor Menggunakan Metode Elemen Hingga,” in Prosiding Nasional Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi XVIII Tahun 2023 (ReTII), 2023, vol. 2023, no. November, hal. 116–120.
A. B. Prasetiyo dan F. Fauzun, “Numerical study of effect of cooling channel configuration and size on the product cooling effectiveness in the plastic injection molding,” MATEC Web Conf., vol. 197, hal. 8–11, 2018, doi: 10.1051/matecconf/201819708019.
R. I. Yaqin, M. L. Umar, S. H. Pranoto, A. B. Prasetiyo, dan B. H. Priyambodo, “Studi Perancangan Pisau Pada Mesin Pencacah Plastik Menggunakan Finite Element Analysis,” JTT (Jurnal Teknol. Ter., vol. 7, no. 1, hal. 44, 2021, doi: 10.31884/jtt.v7i1.320.
R. I. Yaqin, B. H. Priyambodo, A. B. Prasetiyo, dan M. L. Umar, “Penerapan Metode Elemen Hingga Dalam Pemilihan Bahan Pada Desain Pisau Mesin Pencacah Plastik,” Sci. J. Mech. Eng. Kinemat., vol. 6, no. 2, hal. 85–98, 2021, doi: 10.20527/sjmekinematika.v6i2.190.
R. I. Yaqin, A. B. Prasetiyo, P. Pritiansyah, M. H. Amrullah, dan B. M. T. Pakpahan, “Studi Numerik Umur Kelelahan (Fatigue Life) Pada Propeller Kapal Penangkap Ikan Dengan Kapasitas Mesin 24 Hp,” JTT (Jurnal Teknol. Ter., vol. 6, no. 1, hal. 8–17, 2020, doi: 10.31884/jtt.v6i1.245.
K. A. Sekarjati, T. Rusianto, A. A. P. Susatriawan, dan A. B. Prasetiyo, “Analisis Variasi Desain Beriket Towing Bar Menggunakan Metode Elemen Hingga Terhadap Nilai Keamanan Desain,” J. Energy, Mater. Manuf. Technol., vol. 3, no. 2, hal. 22–28, 2024, doi: https://doi.org/10.61844/jemmtec.v3i02.776.
A. B. Prasetiyo dan K. A. Sekarjati, “Natural frequency analysis of compost processing machin shaft using ANSYS software,” AIP Conf. Proc., vol. 3145, no. 1, 2024, doi: 10.1063/5.0214076.
F. Arifin, M. S. Alaydrus, dan A. B. Prasetiyo, “Desain dan analisis Cassava Chopper Machine Desain dan Analisis Cassava Chopper Machine,” Angkasa J. Ilm. Bid. Teknol., vol. 15, no. 1, hal. 97–102, 2023, doi: 10.28989/angkasa.v15i1.1638.
S. Sutrisna, A. B. Prasetiyo, dan F. R. A. Juniar, “Design and Analysis of the Komatsu Pc400 Excavator’S Tooth Bucket Thickness Using the Finite Element Method,” Int. J. Mech. Eng. Technol. Appl., vol. 5, no. 2, hal. 130–138, 2024, doi: 10.21776/mechta.2024.005.02.2.
K. A. Sekarjati, E. Widuri Asih, M. Inayati Rif`ah, E. Sulistyaningsih, A. Emaputra, dan A. B. Prasetiyo, “Pemberdayaan Usaha Mikro Produk Rumput Laut,” J. Sains Teknol. dalam Pemberdaya. Masy., vol. 3, no. 1, hal. 49–54, 2022, doi: 10.31599/jstpm.v3i1.1166.
A. B. Prasetiyo, K. A. Sekarjati, dan Sutrisna, “Numerical analysis of the influence iron type on Von Mises Stress and safety parameters for compost processing machine frame construction,” IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci., vol. 1151, no. 1, 2023, doi: 10.1088/1755-1315/1151/1/012058.
M. Nouby, J. Abdo, D. Mathivanan, dan K. Srinivasan, “Evaluation of disc brake materials for squeal reduction,” Tribol. Trans., vol. 54, no. 4, hal. 644–656, 2011, doi: 10.1080/10402004.2011.587634.
A. B. Prasetiyo, A. A. Azmi, D. S. Pamuji, dan R. Yaqin, “Pengaruh Perbedaan Mesh Terstruktur dan Mesh Tidak Terstruktur Pada Simulasi Sistem Pendinginan Mold Injeksi Produk Plastik,” Pros. Nas. Rekayasa Teknol. Ind. dan Inf. XIV Tahun 2019, vol. 2019, no. November, hal. 400–406, 2019.
A. B. Prasetiyo, F. Fauzun, A. A. Azmi, dan R. I. Yaqin, “Studi Numerik Kontur Pola Aliran Fluida Pendinginan Pada Mold Injeksi Molding,” Infotekmesin, vol. 12, no. 1, hal. 104–109, 2021, doi: 10.35970/infotekmesin.v12i1.493.
A. B. Prasetiyo, F. Fauzun, A. A. Azmi, dan S. H. Yaqin, Rizqi Ilmal, Pranoto, “Simultaneous Cooling Analysis of Injection Molding Plastic Products with Cooling System Variations,” J. Penelit. Saintek, vol. 25, no. 2, hal. 173–183, 2020, doi: 10.21831/jps.v25i2.34574.
A. B. Prasetiyo, “Analisis Numerik Perpindahan Panas Pada Saluran Pendingin Plastik Injeksi Molding Menggunakan Polyhedral Mesh,” Teknol. manufaktur, vol. 11, no. 02, hal. 70–79, 2019, doi: https://doi.org/10.33504/manutech.v11i02.113.
T. Setiazi, M. Tauviqirrahman, dan Muchammad, “Analisis Elemen Hingga Karakteristik Suhu Solid Disc Brake Mobil,” J. Tek. Mesin S-1, vol. 10, no. 4, hal. 547–550, 2022, doi: 10.1016/j.matpr.2021.01.437.
F. D. Popescu, S. M. Radu, A. Andraș, I. Brînaș, D. I. Budilică, dan V. Popescu, “Comparative Analysis of Mine Shaft Hoisting Systems’ Brake Temperature Using Finite Element Analysis (FEA),” Materials (Basel)., vol. 15, no. 9, 2022, doi: 10.3390/ma15093363.
