Analisa Konduksi Panas Dua Dimensi pada Functionally Graded Materials (FGMs) Menggunakan Metode Elemen Hingga (FEM)

Seiring dengan kemajuan dunia industri, seperti industri penerbangan, kesehatan, kimia, elektronik, dan lain sebagainya, kebutuhan akan material komposit semakin meningkat untuk memenuhi permintaan pasar. Hal tersebut dikarenakan material komposit memiliki rasio beban dan berat yang tinggi dan ketahanan fatik yang baik. Namun demikian, keperluan terhadap material yang memiliki sifat-sifat ketahanan terhadap temperatur tinggi, ketahanan terhadap oksidasi juga meningkat. Functionally Graded Materials (FGMs) adalah kelas material maju dari material komposit yang memiliki sifat material yang bervariasi dari satu titik ke titik lainnya. Sifat tersebut terbentuk dari dua atau lebih fase konstituen dengan gradasi dan sifat material khusus. Pada penelitian ini akan dilakukan analisis dua dimensi konduksi panas dalam FGMs menggunakan Metode Elemen Hingga (FEM). Tiga model gradasi sifat FGMs diteliti dalam studi yaitu Polinomial, Eksponensial dan Trigonometri. Respon temperatur dari FGMs dengan menggunakan ketiga model gradasi tersebut dibandingkan dan dianalisa. Distribusi temperatur optimum tiga model yang dibangun dengan perangkat lunak ANSYS. Jika ditinjau dari variasi FGMs yang digunakan untuk permasalahan konduksi panas, variasi trigonometri dihasilkan hasil yang baik. Misalkan pada geometri silinder berlubang, nilai temperatur rata-rata yang didapat sebesar �=30,3447 . Pada geometri persegi sebesar �=46,0835 . Dan pada geometri rumit sebesar �=25,2129 . Kemudian jika ditinjau dari performa, pada geometri silinder berlubang variasi kuadratik dengan jumlah nodal 1379, didapatkan waktu pengerjaan selama 434,6 s. Pada geometri silinder berlubang variasi eksponensial, waktu pengerjaan selama 435 s. Dan pada geometri silinder berlubang variasi trigonometri, waktu pengerjaan selama 444 s. Pada geometri persegi, didapatkan waktu pengerjaan yang rata-rata sama yakni selama 37 s. Dan pada geometri rumit didapatkan waktu pengerjaan yang rata-rata sama juga yakni selama 35 s. Dan yang terakhir jika ditinjau dari efisiensi, hasil dari FEM sangat mendekati hasil dari metode analitik. Misalkan pada geometri silinder berlubang variasi kuadratik dengan jumlah nodal 761, didapatkan rata-rata nilai error sebesar 0,0019. Pada geometri silinder berlubang variasi kuadratik dengan jumlah nodal 883, rata-rata nilai error sebesar 0,0013. Dan pada geometri silinder berlubang variasi kuadratik dengan jumlah nodal 1379, rata-rata nilai error sebesar 0,0012. ============================================================================================== Along with the progress of the industrial world, such as aviation industry, healthcare, chemical, electronics, etc., the n eed for composite materials is increasing to meet market demand. This is because composite materials have a high load and weight ratio and good fatigue resistance. However, the need for materials with high temperature resistance properties, resistance to o xidation also increases. Functionally Graded Materials (FGMs) are advanced material classes of composite materials that have material properties that vary from one point to another. These properties are formed from two or more constituent phases with grada tions and special material properties. In this research will be conducted two - dimensional analysis of heat conduction in FGMs using Finite Element Method (FEM). Three models of gradation of FGMs properties were studied in the study of Polynomial, Exponenti al and Trigonometry. The temperature response of FGMs using the three gradation models is compared and analyzed. The optimum temperature distribution of three models built with ANSYS software. When viewed from the variations of FGMs used for heat conduction problems, trigonometric variations yielded good results. Suppose that in the cylinder geometry of the hole, the average temperature value obtained for T = 30,3447 oC. On a square geometry of T = 46,0835 oC. And on the complicated geometry of T = 25,2129 oC. Then, in terms of performance, the cylindrical geometry of quadratic variation with the number of nodal 1379, obtained the processing time for 434.6 s. In hollow cylindrical geometry of expone ntial variation, the processing time is 435 s. And on the cylinder geometry of the variation of trigonometry, the working time is 444 s. In rectangular geometry, the average working time is reached for 37 s. And in the complex geometry obtained the average workmanship time is also equal for 35 s. And finally, in terms of efficiency, the results of FEM are very close to the results of the analytic method. Suppose that in the cylindrical geometry of quadratic variation with the number of nodal 761, obtained a n average error value of 0.0019. In the cylindrical geometry of quadratic variation with the numeral number 883, the average error value is 0.0013. And on the cylindrical geometry of quadratic variation with the numal number 1379, the average error value is 0.0012