Perpustakaan Digital ITB

Penelitian ini membahas studi numerik optimasi topologi struktur dua dimensi dan tiga dimensi berbasis metode elemen hingga, serta penerapannya pada struktur roda pendarat utama pesawat ringan. Optimasi topologi digunakan untuk menentukan distribusi material yang efisien di dalam domain desain dengan tetap mengevaluasi kekakuan, tegangan, defleksi, dan kontinuitas jalur penyaluran beban. Kajian diawali dengan pemodelan struktur sederhana dua dimensi dan tiga dimensi untuk memahami pembentukan jalur penyaluran beban, pengaruh ukuran mesh, serta perbedaan karakter hasil optimasi akibat pemilihan fungsi objektif dan batasan. Metode penelitian dilakukan melalui analisis elemen hingga awal, uji konvergensi mesh, optimasi topologi berbasis densitas dengan pendekatan SIMP (Solid Isotropic Material with Penalization), rekonstruksi geometri, dan evaluasi pasca-optimasi. Dua formulasi dibandingkan, yaitu minimisasi energi regangan dengan batasan volume dan minimisasi volume dengan batasan tegangan. Formulasi pertama digunakan untuk memperoleh struktur dengan kekakuan global yang baik pada batas volume tertentu, sedangkan formulasi kedua digunakan sebagai pembanding untuk mengevaluasi sensitivitas hasil optimasi terhadap batasan tegangan. Kajian menunjukkan bahwa minimisasi energi regangan dengan batasan volume menghasilkan distribusi material yang lebih stabil dan mudah diinterpretasikan sebagai jalur beban. Sementara itu, minimisasi volume dengan batasan tegangan menunjukkan sensitivitas yang lebih tinggi terhadap mesh dan respons tegangan lokal. Pada model tiga dimensi, formulasi ini menghasilkan pengurangan material yang terlalu agresif sehingga material tersisa tidak membentuk geometri yang kontinu dan layak direkonstruksi. Pada struktur roda pendarat, hasil optimasi topologi tetap perlu direkonstruksi menjadi geometri realistis dan dievaluasi terhadap tegangan, defleksi, perubahan massa, serta kontinuitas jalur penyaluran beban pada kondisi pembebanan yang dikaji.