ANALISIS TEGANGAN DAN MODULUS ELASTISITAS STRUKTUR KISI YANG DI DESAIN MENGGUNAKAN SCRIPT BERBASIS PYTHON
Abstrak
Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi desain struktur kisi TPMS menggunakan script Python, yang nantinya akan digunakan untuk desain struktur kisi shell helm. Evaluasi desain struktur akan dilakukan dengan menggunakan metode numerik dengan memvariasikan fraksi volume. Struktur kisi yang akan dievaluasi meliputi FischerKochS, Honeycomb, pmy, dan SchoenFRD. Model CAD dari struktur kisi akan dihasilkan menggunakan script berbasis Python. Variasi fraksi volume dicapai dengan mengubah nilai ketebalan shell dalam script Python. Analisis akan dilakukan menggunakan metode numerik berbasis analisis elemen hingga dengan analisis statis dan model material elastis. Material yang digunakan adalah ABS. Berdasarkan hasil penelitian, dapat disimpulkan bahwa ketebalan yang ditentukan dalam script (ketebalan) tidak dapat didefinisikan sebagai ketebalan shell yang sebenarnya. Hubungan antara ketebalan dan fraksi volume menunjukkan bahwa setiap struktur kisi akan menghasilkan fraksi volume yang berbeda ketika ketebalan shell bervariasi. Seiring dengan meningkatnya ketebalan shell, fraksi volume struktur kisi juga meningkat. Fraksi volume dalam struktur kisi tidak mempengaruhi tegangan secara linear. Tegangan tertinggi diamati pada struktur pmy, diikuti oleh struktur Honeycomb dan FischerKochS, sementara struktur SchoenFRD menunjukkan nilai tegangan terendah. Desain yang paling cocok untuk digunakan sebagai struktur kisi dalam helm adalah desain ScheonFRD. Hal ini disebabkan oleh kemampuan desain ScheonFRD dalam membagi distribusi tegangan pada struktur.
##plugins.generic.usageStats.downloads##
Referensi
A. A. Zadpoor, “Mechanical performance of additively manufactured meta-biomaterials,” Acta Biomater, vol. 85, pp. 41–59, Feb. 2019, doi: 10.1016/j.actbio.2018.12.038.
X. Z. Zhang, M. Leary, H. P. Tang, T. Song, and M. Qian, “Selective electron beam manufactured Ti-6Al-4V lattice structures for orthopedic implant applications: Current status and outstanding challenges,” Curr Opin Solid State Mater Sci, vol. 22, no. 3, pp. 75–99, Jun. 2018, doi: 10.1016/j.cossms.2018.05.002.
J. Liu et al., “On sound insulation of pyramidal lattice sandwich structure,” Compos Struct, vol. 208, pp. 385–394, Jan. 2019, doi: 10.1016/j.compstruct.2018.10.013.
B. K. Nagesha, V. Dhinakaran, M. Varsha Shree, K. P. Manoj Kumar, D. Chalawadi, and T. Sathish, “Review on characterization and impacts of the lattice structure in additive manufacturing,” Mater Today Proc, vol. 21, pp. 916–919, 2020, doi: 10.1016/j.matpr.2019.08.158.
A. H. Reddy, S. Davuluri, and D. Boyina, “3D Printed Lattice Structures: A Brief Review,” in 2020 IEEE 10th International Conference Nanomaterials: Applications & Properties (NAP), IEEE, Nov. 2020, pp. 02SAMA10-1-02SAMA10-5. doi: 10.1109/NAP51477.2020.9309680.
S. Kumar, B. L. Wardle, M. F. Arif, and J. Ubaid, “Stress Reduction of 3D Printed Compliance‐Tailored Multilayers,” Adv Eng Mater, vol. 20, no. 1, Jan. 2018, doi: 10.1002/adem.201700883.
Y. Wu, Q. Liu, J. Fu, Q. Li, and D. Hui, “Dynamic crash responses of bio-inspired aluminum honeycomb sandwich structures with CFRP panels,” Compos B Eng, vol. 121, pp. 122–133, Jul. 2017, doi: 10.1016/j.compositesb.2017.03.030.
C. Jiang, J. Wang, J. Wallner, and H. Pottmann, “Freeform Honeycomb Structures,” Computer Graphics Forum, vol. 33, no. 5, pp. 185–194, Aug. 2014, doi: 10.1111/cgf.12444.
T. A. Schaedler et al., “Designing Metallic Microlattices for Energy Absorber Applications,” Adv Eng Mater, vol. 16, no. 3, pp. 276–283, Mar. 2014, doi: 10.1002/adem.201300206.
M. Li, G. Stephani, and K. Kang, “New Cellular Metals with Enhanced Energy Absorption: Wire‐Woven Bulk Kagome (WBK)‐Metal Hollow Sphere (MHS) Hybrids,” Adv Eng Mater, vol. 13, no. 1–2, pp. 33–37, Feb. 2011, doi: 10.1002/adem.201000165.
H. Goehler et al., “Functionalized Metallic Hollow Sphere Structures,” Adv Eng Mater, vol. 16, no. 3, pp. 335–339, Mar. 2014, doi: 10.1002/adem.201300057.
Y. Y. Tay, C. S. Lim, and H. M. Lankarani, “A finite element analysis of high-energy absorption cellular materials in enhancing passive safety of road vehicles in side-impact accidents,” International Journal of Crashworthiness, vol. 19, no. 3, pp. 288–300, May 2014, doi: 10.1080/13588265.2014.893789.
P. Pinto, N. Peixinho, F. Silva, and D. Soares, “Compressive properties and energy absorption of aluminum foams with modified cellular geometry,” J Mater Process Technol, vol. 214, no. 3, pp. 571–577, Mar. 2014, doi: 10.1016/j.jmatprotec.2013.11.011.
“Science Photo Library. Bone tissue: Animated coloured scanning electron micrograph (SEM) of cancellous (spongy) bone,” https://dissolve.com/video/Bone-tissue- Animated-coloured-scanning-electron- micrograph-rights-managed-stock-video-footage/002- D30-33-213.
Steve Gschmeissner, “Coloured scanning electron micrograph (SEM) of a freeze-fractured Nasturtium, Science Photo Library,” https://www.sciencephoto.com/media/ 203278/view .
Steph Nelson, “32 intriguing examples of fungi photography,” https://www.thephotoargus.com/weird-and-wonderful-fungi-pictures/.
Bahaa Abu Nasser, “Voronoi Structure,” https://www.pinterest.com/bahaa_abu_nasser/voronoi-structure/.
Rolf Müller, “Wing of a dragonfly,” https://www.pinterest.com/pin/457889487106234409/.
P. Giorgia, 3D printing of a cycling helmet with bioinspired structure and biomaterial: design, additive manufacturing, and FEM validation. Torino, 2021.
Muhamad F. Arif, Eko Pujiyulianto, A. Muhyi, F. Paundra, M. Adrian Firdaus, and Daniel C. Munte, “Pengaruh Fraksi Volume Terhadap Tegangan Dan Elastisitas Struktur Kisi Dengan Metode Numerik,” Vomek, vol. 6, no. 1, pp. 6–14, 2024.
##submission.copyrightStatement##
##submission.license.cc.by-nc-sa4.footer##
