Nurfaza, Alyssa Sekar and Prof. Dr. Eng. Moch. Agus Choiron, ST., MT and Prof. Dr. Eng. Anindito Purnowidodo, ST., M.Eng. (2024) Optimasi Desain Multi-Cell Crash Box Dengan Aluminum Foam Menggunakan Response Surface Methodology. Magister thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Crash box merupakan salah satu komponen penting sistem keselamatan kendaraan, dirancang untuk mengabsorpsi energi kinetik saat tabrakan guna meminimalkan dampak pada penumpang dan struktur kendaraan. Berbagai penelitian terdahulu menyoroti bahwa desain geometris dan struktur crash box, seperti implementasi platform multi-cell dan pengisian foam, secara signifikan meningkatkan kapasitas crash box dalam menyerap energi tabrakan. Studi menunjukkan bahwa crash box dengan penampang berbentuk lingkaran memiliki keunggulan dalam efisiensi penyerapan energi dibandingkan geometri poligonal. Lebih lanjut, penambahan aluminum foam terbukti efektif dalam meningkatkan kapasitas penyerapan energi tanpa penambahan massa yang signifikan. Pada penelitian ini dilakukan guna mengembangkan esain crash box multi-cell berbentuk silinder dengan pengisian foam menggunakan pendekatan Response Surface Methodology (RSM). Metode penelitian dilakukan melalui simulasi komputer menggunakan perangkat ANSYS Workbench. Model geometrik impactor diset sebagai material rigid. Material crash box diasumsikan menggunakan model bilinear isotropic hardening untuk dinding crash box, sementara pengisian foam diasumsikan sebagai crushable foam. Parameter penelitian berfokus pada parameter ketebalan dinding inner, tengah, dan outer, densitas, tinggi, dan diameter foam divariasikan dalam penelitian ini untuk memaksimalkan kapasitas penyerapan energi (EA) sekaligus meminimalkan massa crash box. Pendekatan ini memungkinkan evaluasi sistematis terhadap pengaruh setiap parameter desain dalam meningkatkan kinerja crash box secara efisien. Hasil optimasi menunjukkan bahwa konfigurasi desain crash box dengan ketebalan dinding masing-masing 1 mm, 2 mm, dan 2 mm menghasilkan kapasitas penyerapan energi sebesar 17,5374 kJ dengan massa 0,39677 kg. Selanjutnya, desain optimal dengan foam pada densitas 200 kg/m³, tinggi foam 75 mm, dan diameter foam 35 mm, menghasilkan kapasitas penyerapan energi sebesar 19,846 kJ dengan massa 0,41264 kg. Penelitian menunjukkan bahwa densitas foam merupakan parameter dominan yang secara signifikan memengaruhi kapasitas penyerapan energi. Selain itu, parameter tinggi dan diameter foam berperan langsung dalam meningkatkan volume foam yang terdeformasi, sehingga menghasilkan efisiensi penyerapan energi yang lebih tinggi. Penambahan foam terbukti tidak hanya meningkatkan kemampuan crash box dalam menyerap energi, tetapi juga mempertahankan efisiensi massa secara optimal.
English Abstract
Crash box is a critical component of vehicle safety systems, designed to absorb kinetic energy during a collision to minimize the impact on passengers and the vehicle's structural stability. Various prior studies have highlighted that the geometric design and structural configuration of crash boxes, such as the implementation of multi-cell platforms and foam filling, significantly enhance their energy absorption capacity. Research indicates that crash boxes with circular cross-sections outperform polygonal geometries in energy absorption efficiency. Moreover, the addition of aluminum foam has been proven effective in increasing energy absorption capacity without significantly increasing mass. This study focuses on developing a cylindrical multi-cell crash box with foam filling using the Response Surface Methodology (RSM). The research methodology employs computer simulations conducted with ANSYS Workbench software. The geometric model of the impactor is defined as a rigid material, while the crash box walls are modeled using bilinear isotropic hardening material, and the foam filling is represented as crushable foam. Parameters such as inner, middle, and outer wall thickness, foam density, height, and diameter are varied to maximize energy absorption capacity (EA) while minimizing the crash box mass. This approach enables a systematic evaluation of the influence of each design parameter on the crash box's performance, facilitating an efficient optimization process. Optimization results indicate that a crash box design with wall thicknesses of 1 mm, 2 mm, and 2 mm achieves an energy absorption capacity of 17.5374 kJ with a mass of 0.39677 kg. Additionally, the optimal design with foam, featuring a density of 200 kg/m³, foam height of 75 mm, and foam diameter of 35 mm, achieves an energy absorption capacity of 19.846 kJ with a mass of 0.41264 kg. The study reveals that foam density is the most influential parameter significantly affecting energy absorption capacity. Furthermore, foam height and diameter directly contribute to increasing the deformable foam volume, thereby enhancing energy absorption efficiency. Foam filling not only improves the crash box's energy absorption capacity but also maintains optimal mass efficiency.
| Item Type: | Thesis (Magister) |
|---|---|
| Identification Number: | 042507 |
| Uncontrolled Keywords: | Desain Optimal, crash box, pengisian foam, Response Surface Methodology. |
| Divisions: | Fakultas Teknik > Teknik Mesin |
| Depositing User: | S Sucipto |
| Date Deposited: | 14 Jan 2025 01:24 |
| Last Modified: | 14 Jan 2025 01:24 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/234729 |
![[thumbnail of DALAM MASA EMBARGO]](http://repository.ub.ac.id/style/images/fileicons/text.png) |
Text (DALAM MASA EMBARGO)
Alyssa Sekar Nurfaza.pdf Restricted to Registered users only Download (3MB) |
Actions (login required)
 |
View Item |