Steady State Thermal dan Struktur Analysis Disc Brake Motor Menggunakan Metode Finite Element Analysis (FEA)
DOI:
https://doi.org/10.61844/jemmtec.v4i01.977Kata Kunci:
Steady State Thermal, Struktur Analisis, Disc Brake, Finite Element Analysis.Abstrak
Penggunaan rem yang berulang-ulang menyebabkan komponen rem menghasilkan panas yang lebih tinggi daripada kemampuannya untuk menghilangkan panas. Panas yang berlebihan yang terjadi pada komponen pengereman akan menurunkan kinerja rem. Tujuan penelitian ini untuk untuk memahami karakteristik distribusi panas, distribusi tegangan, dan deformasi struktural. Material yang digunakan adalah structural steel dengan analisis steady state dan satructural menggunakan metode Finite Element Analysis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa distribusi suhu maksimum mencapai 100,01 °C dan nilai fluks panas yang signifikan yakni sebesar 1,9955e5 W/m², yang mengindikasikan adanya potensi titik panas yang perlu diperhatikan. Nilai deformasi sebesar 0,00031935m artinya terjadinya deformasi sangat kecil, dan material tersebut cukup kuat untuk menahan beban tanpa mengalami perubahan bentuk yang signifikan. Nilai stres ekuivalen yang tinggi sebesar 2,9355e9 Pa, menandakan bahwa beberapa area berisiko mengalami kegagalan. Oleh karena itu, penting untuk mempertimbangkan modifikasi desain atau pemilihan material yang lebih kuat, serta melakukan pengujian fisik untuk memvalidasi hasil simulasi dalam kondisi nyata
Referensi
W. Sawczuk, A. Merkisz-Guranowska, D. Ulbrich, J. Kowalczyk, dan A. M. R. Cañás, “Investigation and Modelling of the Weight Wear of Friction Pads of a Railway Disc Brake,” Materials (Basel)., vol. 15, no. 18, 2022, doi: 10.3390/ma15186312.
N. Zou, Q. Wang, W. Wang, dan X. Zeng, “Simulation Study of CVT Ratio Control for Engine Braking,” in 2009 International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation, 2009, vol. 2, hal. 367–370, doi: 10.1109/ICMTMA.2009.541.
M. R. A. Putra, M. Nizam, D. D. D. P. Tjahjana, Z. Arifin, B. W. Lenggana, dan I. Inayati, “Analysis of Heat Generation on Unipolar Axial Eddy Current Brake Disc and Its Effect on Braking Performance,” World Electr. Veh. J., vol. 13, no. 10, 2022, doi: 10.3390/wevj13100180.
N. M. Pawar, R. K. Khanuja, P. Choudhary, dan N. R. Velaga, “Modelling braking behaviour and accident probability of drivers under increasing time pressure conditions,” Accid. Anal. Prev., vol. 136, hal. 105401, 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.aap.2019.105401.
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.
B. Ali dan B. Mostefa, “Thermomechanical modelling of disc brake contact phenomena,” FME Trans., vol. 41, no. 1, hal. 59–65, 2013.
N. Gupta, M. Bhandwal, dan B. S. Sikarwar, “Modelling and Simulation of Brake Disc for Thermal Analysis,” Indian J. Sci. Technol., vol. 10, no. 17, hal. 1–5, 2017, doi: 10.17485/ijst/2017/v10i17/114411.
P. P. Patil dan U. S. Chavan, “A Review On Thermal Cracking In Disc Brake Of Air Brake System,” Natl. Conf. Recent Dev. Mech. Eng. RDME, hal. 2250–3021, 2018, [Daring]. Tersedia pada: www.iosrjen.org.
Shreyas Deshpande, Aniket Kamat, Rohan Dalvi, dan Yash Deshpande, “Review on Thermal Cracking Phenomenone in Brake Disc,” Int. J. Eng. Res., vol. V6, no. 06, hal. 233–236, 2017, doi: 10.17577/ijertv6is060119.
W. Bena dan G. Sirata, “Coupled Thermal Stress Analysis of Volvo Truck Disc Brake,” Adv. Mater. Sci. Eng., vol. 2022, 2022, doi: 10.1155/2022/7945264.
A. D. G. Abbari Iwan Nugraha; Setiawan, Reza, “Analisa transient structural disc-brake dengan material yang berbeda menggunakan software finite element,” Patria Artha Technol. J., no. Vol 5, No 2 (2021): Patria Artha Technological Journal, hal. 134–140, 2021, [Daring]. Tersedia pada: http://ejournal.patria-artha.ac.id/index.php/patj/article/downloadSuppFile/450/120.
R. Maulana et al., “Pengaruh Variasi Material pada Discbrake Untuk Meredam Panas yang Terjadi Ketika Pengereman Menggunakan Simulasi Transient Thermal,” JETISH J. Educ. Technol. Inf. Soc. Sci. Heal., vol. 3, no. 2, hal. 1157–1168, 2024.
J. L. Reyes Péres, A. Heckmann, dan I. Kaiser, “A Thermo-elastic Annular Plate Model for the Modeling of Brake Systems,” Proc. from 8th Int. Model. Conf. Tech. Univeristy, Dresden, Ger., vol. 63, hal. 295–303, 2011, doi: 10.3384/ecp11063295.
A. H. Elsheikh, “Thermal deflection and thermal stresses in a thin circular plate under an axisymmetric heat source,” J. Therm. Stress., vol. 42, no. 3, hal. 361–373, 2018, doi: https://doi.org/10.1080/01495739.2018.1482807.
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 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.
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 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, “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 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, 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, 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. 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 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.
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.
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.
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.
A. B. Prasetiyo dan K. A. Sekarjati, “Analisis Struktur Desain Pisau Pengupas Tempurung Kelapa Menggunakan ANSYS 19.2,” Semin. Nas. Ris. Inov. Teknol., vol. 1, no. 1, hal. 417–423, 2022.
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.
