Perpustakaan Digital ITB

Teknologi crashworthiness telah dikembangkan dan diterapkan sebagai sistem keselamatan pasif pada beberapa sarana transportasi darat, laut dan udara. Komponen penting dalam penerapan teknologi crashworthiness adalah modul penyerap energi impak. Mekanisme yang efektif dalam menyerap energi impak adalah melalui deformasi plastis struktur modul penyerap energi impak. Pada kejadian tabrakan, energi impak yang diteruskan ke struktur utama kendaraan akan diserap oleh modul penyerap energi impak. Energi impak yang diserap pada akhirnya dapat meminimalkan dampak tabrakan terhadap keselamatan penumpang. Berbagai mekanisme modul penyerap energi impak melalui deformasi plastis telah dikembangkan dan diaplikasikan sejak beberapa dekade lalu, antara lain: tube flattening, tube axial folding, tube inversion, tube expansion, tube axial splitting, honeycomb dan tubular rings, dengan variasi material dan dimensi yang berbeda. Mekanisme-mekanisme tersebut dibandingkan secara kritis dengan melihat parameter energi spesifik (specific energy), efisiensi langkah (stroke effeciency/volumetric efficiency) dan efisiensi gaya hancur (crushing force efficiency). Hasil perbandingan menunjukkan bahwa modul tube expansion memiliki energi spesifik yang tinggi dan axial splitting memiliki efisiensi langkah yang tinggi, Namun pada masing-masing mekanisme memiliki kekurangan pada parameter yang lain. Pengembangan modul baru perlu dilakukan untuk meningkatkan keunggulan dan mengurangi kekurangan dari modul-modul yang sudah ada. Sehingga tujuan dari disertasi ini adalah memperoleh rancangan dan rumusan perhitungan modul penyerap energi impak yang baru dan dapat digunakan pada berbagai penerapan berdasarkan pola operasi dan ketersediaan ruang. Selain itu juga memiliki tujuan untuk menghasilkan metodologi pemilihan/optimasi rancangan modul penyerap energi tabrakan berdasarkan berbagai alternatif geometri modul. Pada penelitian disertasi ini, dikembangkan modul mekanisme penyerap energi impak yang memiliki kebaruan (novelty) dan orisinalitas berupa tipe gabungan tube expansionaxial splitting. Mekanisme ini dipilih untuk menyerap energi impak yang besar dengan ruang modul penyerap energi impak yang terbatas. Penyerap energi impak tube expansion memiliki kontruksi pipa dan dies berbentuk silinder pejal. Ketika pipa mendapatkan beban aksial, diameter dalam pipa akan berdeformasi menjadi lebih besar daripada sebelumnya dan mengikuti diameter silinder pejal yang mengenainya. Keuntungan menggunakan modul penyerap energi impak tipe tube expansion memiliki karakteristik energi spesifik yang tinggi. Hal tersebut dikarenakan karakteristik respon gaya yang didapatkan mendekati karakteristik ideal. Jika dibandingkan dengan tube expansion maka energi spesifik tipe gabungan dapat ditingkatkan antara 1,8 – 2 kali energi spesifik dari tube expansion dengan efesiensi langkah yang hampir mendekati dengan efesiensi langkah dari axial splitting. Hasil dari disertasi ini adalah diperolehnya rumusan analitik modul penyerap energi impak tube expansion-axial splitting, yang memenuhi karakteristik modul penyerap energi impak. Modul penyerap energi impak dapat digunakan untuk berbagai kebutuhan berdasarkan pola operasi dan ketersediaan ruang. Perhitungan analitik Vs kaji eksperimen, memiliki perbedaan antara 1,39 % - 26,11 % dengan rata-rata perbedaan sebesar 9,09 %. Pada kaji numerik Vs kaji eksperimen dari 4 tipe dimensi spesimen hasil perhitungan numerik Vs kaji eksperimen, memiliki perbedaan antara 5,57 % - 17,15 % dengan rata-rata perbedaan sebesar 10,58 %. Dari hasil rumusan analitik, numerik dan eksperimental, diperoleh juga batasan rancangan modul penyerap energi impak yang baru dan dapat digunakan pada berbagai aplikasi perancangan. Selain dua hal tersebut disertasi ini juga menghasilkan metodologi pemilihan/optimasi rancangan modul penyerap energi tabrakan berdasarkan berbagai alternatif geometri modul, yang telah diterapkan pada studi kasus perancangan modul penyerap energi impak pada kereta penumpang K1.