Journal of Mechanical Design and Testing (JMDT)
Design of mechanical components used in engineering structures, machines and engines, computer aided design (CAD), computer aided manufacturing (CAM), the development of methodology for designing machine elements or mechanical components. Finite element analysis, computational fluid dynamics, computational heat and mass transfer, applied mechanics, biomechanics. Manufacturing technologies, materials processing technologies, conventional and non-conventional machining, powder metallurgy, casting, welding, additive manufacturing and rapid prototyping, automation. Evaluation of engine performance, tribology and lubrication, engine maintenance, testing of mechanical components, materials characterizations, failure analysis. Experimental fluid dynamics, multiphase flow, heat and mass transfer, pump and compressor. Energy conversion, turbo machineries, internal combustion engines, power plant. Mechanical engineering education, learning method for mechanical engineering education, engineering ethics.
Articles
58 Documents
Analisis Laju Perpindahan Panas pada Baterai Ion Lithium 18650 terhadap Beban Keluarannya dengan Metode Numerik
Achmad Kurniawan
Journal of Mechanical Design and Testing Vol 2, No 2 (2020): Articles
Publisher : Departemen Teknik Mesin dan Industri, Universitas Gadjah Mada
Show Abstract
|
Download Original
|
Original Source
|
Check in Google Scholar
|
Full PDF (830.337 KB)
|
DOI: 10.22146/jmdt.53752
Baterai ion lithium merupakan salah satu teknologi yang sering diaplikasikan karena kelebihannya yang bisa diisi ulang. Namun dengan kelebihannya yang dapat diisi ulang, baterai ion lithium mempunyai kelemahan pada pengaturan temperaturnya, di mana sering terjadi overheating. Pada penelitian ini, penulis melakukan analisis laju perpindahan panas pada baterai ion lithium terhadap beban keluarannya dengan tujuan untuk menemukan profil temperatur baterai ketika beroperasi. Dengan simulasi numerik, penelitian ini juga bertujuan mendapatkan metode simulasi numerik yang tepat terhadap panas di baterai ion lithium. Penulis melakukan penelitian ini dengan melakukan eksperimen terhadap 1 sel baterai 18650 yang divariasikan outputnya, dilanjutkan dengan melakukan simulasi numerik dengan software ANSYS Fluent. Dari data eksperimen, didapatkan kenaikan suhu maksimum terjadi pada beban keluaran 0.4 ohm, dengan suhu maksimal 325.8 K. Dapat disimpulkan bahwa besar keluaran dari baterai sangat mempengaruhi performa perpindahan panas baterai, semakin besar arus keluaran yang keluar baterai, semakin tinggi panas di dalam baterai. Dari penelitian ini, didapat kesimpulan bahwa laju perpindahan panas akan meningkat secara polynomial terhadap arus keluaran baterai. Simulasi laju panas baterai dengan software ANSYS Fluent menghasilkan nilai sangat mendekati dengan eksperimennya dengan nilai error <7%, sehingga metode ini cukup bisa mencerminkan fenomena panas pada baterai pada praktek sesungguhnya.
Pengaruh Kecepatan Punch Terhadap Kedalaman Penetrasi dan Cacat Hasil Micro Deep Drawing dengan Sistem Pneumatik pada Material Aluminium AA1100
Muhammad Habibi;
Muslim Mahardika
Journal of Mechanical Design and Testing Vol 2, No 1 (2020): Articles
Publisher : Departemen Teknik Mesin dan Industri, Universitas Gadjah Mada
Show Abstract
|
Download Original
|
Original Source
|
Check in Google Scholar
|
Full PDF (546.625 KB)
|
DOI: 10.22146/jmdt.53773
Proses produksi dengan micro deep drawing menjadi salah satu pilihan yang tepat untuk pembuatan komponen dengan bentuk yang kompleks. Akan tetapi semakin kecil dimensi komponen semakin sulit process manufakturnya. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh kecepatan punch terhadap kedalaman penetrasi dan cacat produk hasil micro deep drawing. Material yang digunakan pada penelitian ini adalah aluminium AA1100 ketebalan 250 µm. Parameter yang diperhatikan pada penelitian ini adalah pengaruh kecepatan punch dan tekanan terhadap kedalaman penetrasi dan cacat yang timbul pada produk hasil micro deep drawing. Parameter yang digunakan adalah kecepatan dari punch sebesar 10, 20 dan 30 mm/s serta tekanan kompresor 3, 4 dan 5 bar. Dari hasil-hasil yang diperoleh dalam penelitian ini, dapat disimpulkan bahwa kedalaman cup dan cacat pada cup hasil micro deep drawing dipengaruhi oleh kecepatan dan tekanan punch, seperti yang terlihat bahwa penambahan ketinggian cup terjadi pada setiap peningkatan kecepatan dan tekanan punch. Hal ini disebabkan oleh perubahan energi yang dihasilkan saat kecepatan dan tekanan yang dinaikkan sehingga berpengaruh pada kedalaman dan cacat tearing dan wrinkling pada cup. Parameter kecepatan punch dan tekanan kompresor sangat penting diperhatikan dalam proses micro deep drawing dengan sistem pneumatik.
Karakteristik Unjuk Kerja Mesin Diesel Menggunakan Bahan Bakar B100 dan B20 Dalam Jangka Panjang
Wiliandi Saputro;
Jayan Sentanuhady;
Akmal Irfan Majid;
Willie Prasidha;
Nico Pradipta Gunawan;
Thevin Yoga Raditya
Journal of Mechanical Design and Testing Vol 2, No 2 (2020): Articles
Publisher : Departemen Teknik Mesin dan Industri, Universitas Gadjah Mada
Show Abstract
|
Download Original
|
Original Source
|
Check in Google Scholar
|
Full PDF (137.135 KB)
|
DOI: 10.22146/jmdt.55523
Penggunaan bahan bakar alternatif selalu berkaitan dengan dua masalah global, yaitu meningkatnya penggunaan minyak mentah dan cadangan minyak yang semakin menurun. Disamping itu, sumber energi alternatif menjadi topik yang menarik untuk terus dikaji. Indonesia adalah salah satu negara penghasil minyak kelapa sawit terbesar di dunia dengan nilai produksi mencapai 51,8 juta ton pada tahun 2019. Salah satu sumber energi alternatif yang dapat diolah dari minyak sawit adalah biodiesel. Biodiesel dapat digunakan secara langsung sebagai bahan bakar untuk mesin diesel. Tetapi biodiesel memiliki karakteristik yang berbeda dengan solar sehingga akan mempengaruhi unjuk kerja dan hal lainnya pada mesin. Oleh karena itu, penelitian ini akan menentukan pengaruh penggunaan biodiesel terhadap unjuk kerja mesin yang mencakup daya mesin, torsi, konsumsi bahan bakar spesifik (SFC), dan efisiensi termal. Bahan bakar yang digunakan adalah B100 (100% biodiesel minyak sawit) dan bahan bakar B20 (20% biodiesel minyak sawit + 80% solar) sebagai pembandingnya. Pengujian dilakukan selama 300 jam operasi, dengan beban konstan berupa lampu halogen sebesar 4 kW. Menurut hasil penelitian, mesin berbahan bakar B100 menghasilkan daya, torsi, dan efisiensi termal yang lebih rendah masing-masing sebesar 2,17%; 0,76%; dan 1,25% serta menghasilkan SFC yang lebih tinggi sebesar 14,61% bila dibandingkan dengan mesin berbahan bakar B20. Hal tersebut dikarenakan karakteristik bahan bakar B100 yang memiliki nilai kalor lebih rendah dan viskositas serta densitas lebih tinggi dibandingkan bahan bakar B20.
Desain Proteksi Katodik pada Struktur Baja di Laut dan di Darat untuk Masa Layan 10 Tahun
Dian Sumantri;
Priyo Tri Iswanto
Journal of Mechanical Design and Testing Vol 2, No 2 (2020): Articles
Publisher : Departemen Teknik Mesin dan Industri, Universitas Gadjah Mada
Show Abstract
|
Download Original
|
Original Source
|
Check in Google Scholar
|
Full PDF (310.954 KB)
|
DOI: 10.22146/jmdt.55554
Korosi menjadi masalah yang paling sering terjadi pada struktur logam baik yang berada di darat maupun laut. Untuk struktur baja seperti tangki minyak di darat masalah korosi yang sering timbul adalah di bagian bawah tangki, sedangkan tower sutet yang berada di daerah laut korosi yang timbul adalah bagian yang terkena air laut. Hal ini terjadi karena struktur mengalami contact dengan air laut ataupun tanah sebagai elektrolit. Kerusakan akibat korosi pada struktur logam bisa menyebabkan banyak kerugian seperti biaya perbaikan dan instalasi ulang, kerusakan lingkungan atau kecelakaan kerja. Oleh karena itu, sangat penting untuk bisa melindungi struktur baja dari bahaya korosi. Salah satu perlindungan korosi yang populer adalah proteksi katodik, baik dengan metoda arus paksa yang juga dikenal dengan ICCP (Impressed Current Cathodic Protection) maupun metoda anoda korban atau SACP (Sacrifical Anode Cathodic Protection). Penelitian ini bertujuan untuk melakukan perancangan proteksi katodik dengan metoda arus paksa (ICCP) untuk tangki minyak mentah di darat (onshore) dan perancangan proteksi katodik untuk tower sutet di laut (offshore). Penelitian ini diawali dengan studi literatur, kemudian dilanjutkan dengan tahap pengumpulan data, baik data primer maupun data sekunder. Dilanjutkan dengan tahap desain ICCP tangki minyak mentah di darat dan desain SACP tower sutet di laut. Setelah desain ICCP dan SACP selesai dilanjutkan dengan tahap desain instalasi. Hasil desain ICCP tangki minyak mentah membutuhkan 4 anoda Tubular MMO Titanium dengan kapasitas trafo 3.02 kVA dan tegangan DC 24 volt. Sedangkan untuk desain SACP tower sutet membutuhkan 4 anoda Al-Zn-In Alloy dan berat masing-masing anoda 25 kg dengan kapasitas anoda 2464 A.hr/kg.
Studi Eksperimen Pengaruh Sudut Pitch terhadap Karakteristik Performa pada Turbin Angin Counter-Rotating
Faruq Avero Azhar;
Muhammad Agung Bramantya
Journal of Mechanical Design and Testing Vol 3, No 1 (2021): Articles
Publisher : Departemen Teknik Mesin dan Industri, Universitas Gadjah Mada
Show Abstract
|
Download Original
|
Original Source
|
Check in Google Scholar
|
Full PDF (292.042 KB)
|
DOI: 10.22146/jmdt.55620
Pemanfaatan energi angin menjadi daya berguna menuntut peningkatan efisiensi turbin angin. Cara lain untuk meningkatkan efisiensi dengan menggunakan turbin angin counter-rotating. Pada penelitian ini dilakukan pengamatan performa dari turbin angin full Scale model counter-rotating (CRWT) dengan sebuah generator dan roda gigi. Pengujian dilakukan pada kondisi lingkungan sebenarnya dan kecepatan angin yang fluktuatif. Rotor turbin depan dan belakang menggunakan 3 buah bilah dengan rasio diameter (D1/D2) = 0,5. Desain aerodinamika bilah turbin counter-rotating dibuat berdasarkan perhitungan menggunakan teori Blade Element Momentum (BEM). Sudut pitch rotor turbin diatur sebesar 0°, 10° dan 20° dan diamati daya elektrik keluaran dari generator untuk mengetahui perbedaan performa dari masing-masing variasi. Koefisien daya maksimum yang dihasilkan oleh rotor pada kecepatan angin 4 m/s sampai 7 m/s dengan sudut pitch 0° sebesar . Sedangkan turbin angin dengan sudut pitch rotor 10° dan 20° koefisien daya tertinggi masing-masing tercapai sebesar dan . Hasil pengujian menunjukkan semakin besar sudut pitch koefisien daya yang dihasilkan pada kecepatan angin rendah semakin besar, akan tetapi semakin tinggi kecepatan angin rotor dengan sudut pitch kecil menghasilkan koefisien daya yang lebih besar.
Evaluasi Kegagalan Cacat Korosi Internal Pipa Minyak Sepinggan Dengan Metode Element Hingga
Hery Lesmana;
Indraswari Kusumaningtyas
Journal of Mechanical Design and Testing Vol 3, No 1 (2021): Articles
Publisher : Departemen Teknik Mesin dan Industri, Universitas Gadjah Mada
Show Abstract
|
Download Original
|
Original Source
|
Check in Google Scholar
|
Full PDF (376.266 KB)
|
DOI: 10.22146/jmdt.55866
Pipa Sepinggan sudah terkena serangan korosi internal dan perlu dievaluasi agar dapat dioperasikan dengan aman. Evaluasi dengan ASME-B31G level 1 sangat konservatif sehingga bisa jadi kondisi pipa dinilai terlalu rendah dan akhirnya dilakukan perbaikan berbiaya mahal yang tidak perlu. Disamping itu, evaluasi dengan cara ini juga tidak memperhitungkan besar kecilnya lebar korosi. Untuk itu, diperlukan penelitian dengan FEM untuk mengetahui konservatisme penggunaan ASME B31G level 1, termasuk pada variasi lebar korosi, sehingga hasil evaluasi cacat korosi nya dan keputusan apakah pipa ini perlu diperbaiki dapat dihasilkan dengan akurat. Penelitian ini diawali dengan studi literatur, kemudian dilanjutkan dengan pemodelan cacat korosi pada pipa dengan bantuan program Ansys Workbench yang divalidasi dengan data referensi. Model yang tervalidasi kemudian digunakan untuk simulasi efek lebar korosi pada tekanan pecah pipa. Dari hasil simulasi FEM diketahui konservatisme dari ASME-B31G Level 1 dan faktor koreksi yang harus diberikan agar perhitungannya akurat. Selanjutnya pipa Sepinggan dievaluasi dengan metode yang memberikan akurasi tertinggi. Dari hasil penelitian, konservatisme ASME-B31G level 1 memerlukan beberapa faktor koreksi terkait dengan lebar korosinya.
Simulasi CFD Dinamika Kecepatan Gelombang Aliran Stratified Wavy Dua Fasa Minyak-Air pada Pipa Horizontal
Pandu Prabowo Jati;
Adhika Widyaparaga
Journal of Mechanical Design and Testing Vol 3, No 1 (2021): Articles
Publisher : Departemen Teknik Mesin dan Industri, Universitas Gadjah Mada
Show Abstract
|
Download Original
|
Original Source
|
Check in Google Scholar
|
Full PDF (524.892 KB)
|
DOI: 10.22146/jmdt.56417
Dalam praktik di industri hulu minyak dan gas (migas), permasalahan aliran dua fasa merupakan bagian penting di semua siklus kegiatan dari desain hingga operasi. Fluida dari sumur produksi menghasilkan campuran minyak, air, gas, dan juga pasir yang sangat mungkin membentuk berbagai macam pola aliran. Sehingga dapat disimpulkan bahwa pemahaman akan pola aliran dan sifat fluida sangat penting untuk analisis, prediksi, dan mitigasi perubahan kondisi reservoir untuk menjaga stabilitas proses produksi. Untuk meningkatkan pemahaman pola aliran salah satunya pola stratified dilakukan penelitian mencari konfigurasi simulasi 2 dimensi campuran minyak dan air menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD). Penelitan yang dilakukan menghasilkan analisis sifat dinamika kecepatan gelombangmelalui perpaduan permodelan simulasi CFD serta image processing-cross correlation serta perbandingan hasil dengan eksperimen.Model yang dipilih untuk memprediksi antarmuka minyak-air di dalam pipa horizontal berdiameter 24 mm dan panjang 1200 mm adalah multiphase Eulerian Multi-Fluid VOF yang dipasangkan dengan model turbulensi shear stress transport (SST) k-ω yang dilengkapi dengan turbulence damping. Analisis dilakukan pada titik dari inlet dengan jarak 10 x diameter (10 D) dan 40 x diameter (40 D) dengan 4 variasi kecepatan. Hasil menunjukkan peningkatan rerata ketebalan film dan kecepatan gelombang seiring denganmeningkatnya kecepatan superfisial air dengan kecepatan superfisial minyak tetap. Dapat disimpulkan model multiphase Eulerian Multi-Fluid VOF yang dipasangkan dengan model turbulensi shear stress transport (SST) k-ω dan turbulence damping pada Ansys Fluent 19 mampu mensimulasikan aliran minyak dan air pada stratified regime denganbentuk gelombang serta dinamika kecepatan gelombang yang saling bersesuaian dengan hasil eksperimen.
Simulasi CFD Dinamika Frekuensi Gelombang Aliran Dua Fasa Minyak-Air pada Pipa Horizontal
Erik Rekayana;
Adhika Widyaparaga
Journal of Mechanical Design and Testing Vol 2, No 2 (2020): Articles
Publisher : Departemen Teknik Mesin dan Industri, Universitas Gadjah Mada
Show Abstract
|
Download Original
|
Original Source
|
Check in Google Scholar
|
Full PDF (453.148 KB)
|
DOI: 10.22146/jmdt.56508
Aliran minyak-air dalam pipa akan membentuk pola aliran beragam tergantung dari kondisi perpipaan dan properti fluida. Salah satu pola aliran yang terbentuk adalah aliran stratified wavy. Fokus penelitian ini adalah melakukan simulasi komputasi dinamika fluida (CFD) untuk menganalisa karakteristik tebal film dan frekuensi gelombang dalam aliran stratified wavy yang tervalidasi dengan hasil penelitian eksperimen. Simulasi menggunakan pipa horizontal dengan diameter 24 mm dan panjang 1200 mm. Simulasi menggunakan Ansys Fluent 19 dengan model multiphase Eulerian multi-fluid VOF dan shear stress transport (SST) k-ω. Pada penelitian ini, simulasi mengaktifkan turbulence damping untuk memprediksi antramuka minyak dan air lebih tajam. Hasil simulasi akan diubah kedalam bentuk video dan kemudian akan dianalisa dengan MATLAB menggunakan metode image processing agar diperoleh nilai tebal film dan frekuensi gelombang. Analisis dilakukan pada delapan kecepatan superfisial minyak maupun air. Pengamatan dilakukan di dua titik yaitu titik 240 mm (10D) dan 960 mm (40D). Hasil simulasi menunjukkan rata-rata tebal film cenderung naik seiring meningkatnya kecepatan superfisial air. Terdapat rata-rata deviasi sebesar 15% dari enam belas data pengamatan tebal film di dua titik pengamatan jika dibandingkan dengan hasil eksperimen. Frekuensi gelombang mengalami kenaikan seiring dengan kenaikan kecepatan superfisial minyak maupun air. Frekuensi gelombang menurun ketika titik pengamatan semakin jauh dari daerah masuk fluida. Karakteristik ini tervalidasi dengan hasil eksperimen sebelumnya.
Studi Eksperimental Perubahan Amplitudo Gelombang Pada Aliran Minyak - Air Rezim Stratified Wavy Dalam Pipa Horizontal
Ari Iman Santosa;
Adhika Widyaparaga
Journal of Mechanical Design and Testing Vol 2, No 2 (2020): Articles
Publisher : Departemen Teknik Mesin dan Industri, Universitas Gadjah Mada
Show Abstract
|
Download Original
|
Original Source
|
Check in Google Scholar
|
Full PDF (837.216 KB)
|
DOI: 10.22146/jmdt.56704
Penelitian mengenai amplitudo gelombang pada aliran dua fasa minyak-air rezim pola aliran stratified wavy telah dilakukan dalam beberapa penelitian sebelumnya. Namun mengingat banyaknya variasi properties fluida kerja, variasi dimensi dan geometri saluran, serta variasi kondisi parameter operasi maka menurut penulis, penelitian yang sudah ada saat ini masih belum mencukupi untuk memahami bagaimana pengaruh perubahan kecepatan superfacial dan jarak dari inlet sumber aliran terhadap amplitudo gelombang. Penelitian dilakukan untuk menginvestigasi perubahan amplitudo terhadap kenaikan kecepatan superfacial dan terhadap jarak inlet pada aliran dua fasa minyak air dalam rezim pola aliran stratified wavy dalam kondisi sebelum dan saat transisi ke rezim aliran non stratified flow pada fluida kerja. Fluida minyak yang digunakan adalah kerosene dengan masa jenis 781,1 kg / m3, viskositas 1,3 mPa·s dan interfacial tension 0,167 mN/m. Kerosene dan air dialirkan pada pipa horizontal yang terbuat dari bahan akrilik dengan diameter 24 mm. Parameter operasi kecepatan superfacial minyak dijaga konstan sebesar 0,073 m/s. Perbandingan aliran kecepatan superfacial air terhadap kecepatan superfacial minyak pada kondisi entry (input ratio) sebesar 1; 2; 3 dan 4. Proses pengambilan data dilakukan pada titik pengamatan 10D, 40D, 100D dan 220D dari inlet, dimana D adalah diameter dalam pipa. Proses perekaman dilakukan dengan high speed camera frekuensi 600 fps. Data ekseperimen diolah dengan menggunakan metode pengolahan citra untuk mendapatkan ketebalan lapisan air rata-rata dan distribusi probabilitas amplitudo pada setiap titik pengamatan. Kenaikan input ratio akan menyebabkan terjadinya kenaikan ketinggian lapisan air rata-rata sebesar 12 % dengan standard deviasi 5,7 %. Peningkatan input ratio ini juga akan meningkatkan besarnya amplitudo rata-rata pada setiap titik pengamatan dengan peningkatan tertinggi terjadi di titik 10 D dan terendah di titik 220 D. Kenaikan input ratio menyebabkan kenaikan amplitudo antarmuka gelombang dan ketebalan lapisan permukaan air.Munculnya droplet pada gelombang merupakan tanda bahwa gelombang mengamai ketidakstabilan dan masuk ke fasa transisi (onset entrainment).
Analisis Kegagalan Poros Shipping Pump Pada Anjungan Produksi Minyak dan Gas Bumi Lepas Pantai
Widana Dirgantara Putra;
Priyo Tri Iswanto
Journal of Mechanical Design and Testing Vol 2, No 2 (2020): Articles
Publisher : Departemen Teknik Mesin dan Industri, Universitas Gadjah Mada
Show Abstract
|
Download Original
|
Original Source
|
Check in Google Scholar
|
Full PDF (389.117 KB)
|
DOI: 10.22146/jmdt.56798
Shipping Pump adalah peralatan kritikal dari proses produksi minyak mentah di anjungan produksi lepas pantai karena berfungsi mengalirkan hasil produksi ke proses selanjutnya di darat. Pada tanggal 19 Mei 2018 ditemukan poros pompa Shipping Pump P-1B yang berbahan baja tahan karat AISI 316 patah pada bagain atas, di dalam susunan kopling. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui model dan penyebab kegagalan poros yang terjadi. Metodelogi penelitian yang digunakan adalah studi kasus dengan pengamatan pola patahan secara mikroskopis menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM) dan verifikasi bahan poros. Analisis tegangan yang terjadi di poros juga dilakukan untuk membandingkan besar tegangan kerja dengan tegangan batas fatik poros. Dari hasil pengamatan pada penampang patahan menunjukkan model kegagalan yang terjadi adalah kegagalan fatik berdasarkan adanya awal retak di ujung alur pasak, adanya daerah pertumbuhan retak lambat dan daerah patah seketika. Hasil pengujian metalografi, komposisi kimia, pengujian tarik dan kekerasan Brinnel menunjukkan bahwa bahan poros sesuai dengan standar bahan AISI 316. Poros dapat mengalami kegagalan fatik karena tegangan kerja lebih besar dari tegangan batas fatik komponen dan faktor terbesar yang mengurangi nilai tegangan batas fatik adalah faktor konsenstrasi tegangan dimana radius alur pasak sangat kecil.