ccitonline.com

Bismillahirrahmanirrahim
Assalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh.

Selamat siang Prof. Dai,
Perkenalkan, saya Lustiana Amanda dengan NPM 2406354335. Pada kesempatan ini, saya ingin menyampaikan progress project Aplikasi Metode Numerik di Teknik Perkapalan yang saya kembangkan melalui interaksi dengan DAI5 framework, khususnya terkait optimasi diameter poros propeler menggunakan metode Newton-Raphson berdasarkan kriteria kekuatan dan getaran torsi pada mata kuliah Metode Numerik.

🚀 Blueprint Proyek: Optimasi Poros Propeler (Pendekatan DAI5 Framework)

I. Deep Awareness of I (Kesadaran Kontekstual dan Ilmiah)

Dalam tahap ini, saya memposisikan permasalahan optimasi poros propeler tidak hanya sebagai tugas akademik, tetapi sebagai bagian dari tanggung jawab intelektual dalam bidang teknik.

Secara ilmiah, perancangan poros propeler memiliki peran penting dalam menjamin efisiensi energi serta keselamatan operasional kapal. Oleh karena itu, hasil analisis yang dilakukan diharapkan dapat memberikan kontribusi terhadap sistem propulsi yang lebih andal dan efisien.

Saya juga menyadari adanya potensi bias dalam pendekatan, khususnya kecenderungan untuk terlalu berfokus pada model matematis tanpa mempertimbangkan keterbatasan kondisi nyata, seperti asumsi material ideal dan kondisi pembebanan yang disederhanakan. Oleh karena itu, validasi terhadap aspek fisik menjadi hal yang sangat penting.

Dari sisi etika, optimasi yang dilakukan tidak hanya bertujuan untuk efisiensi biaya, tetapi juga harus menjamin faktor keamanan (safety factor) yang memadai. Dengan demikian, pendekatan yang digunakan tetap mengedepankan prinsip keselamatan sebagai prioritas utama.

II. Intention (Perumusan Tujuan Proyek)

Tujuan utama dari proyek ini adalah menentukan dimensi optimal poros propeler yang mampu meminimalkan penggunaan material, namun tetap memenuhi kriteria kekuatan dan keamanan operasional.

Secara lebih rinci, tujuan proyek ini meliputi:

• Tujuan teknis: Mengembangkan model matematis untuk menganalisis tegangan akibat momen lentur dan torsi pada poros.
• Tujuan metodologis: Mengimplementasikan metode Newton-Raphson sebagai metode iteratif untuk menyelesaikan persamaan non-linear.
• Tujuan akhir: Menentukan diameter poros yang memenuhi batas tegangan izin sesuai standar teknik, dengan efisiensi optimal.

Setiap langkah dalam proyek ini dirancang agar tetap selaras dengan tujuan utama tersebut.

III. Strukturisasi dan Modeling

Pada tahap ini dilakukan perumusan model teknis yang menjadi dasar analisis.

A. Data Input dan Asumsi

• Beban operasi: torsi maksimum dan kecepatan rotasi
• Properti material: modulus elastisitas, tegangan luluh (yield strength)
• Asumsi pembebanan: kombinasi torsi dan momen lentur

B. Model Matematis

Tegangan yang terjadi pada poros dirumuskan sebagai:

• Tegangan lentur maksimum: $$\sigma_{max} = \frac{M \cdot c}{I}$$σmax​=IM⋅c​
• Tegangan puntir maksimum: $$\tau_{max} = \frac{T \cdot c}{J}$$τmax​=JT⋅c​

Dengan kriteria kegagalan:$$\sigma_{max} \leq \frac{S_{yield}}{SF}, \quad \tau_{max} \leq \frac{S_{yield}}{SF}$$σmax​≤SFSyield​​,τmax​≤SFSyield​​

C. Model Optimasi

Variabel yang dioptimalkan adalah diameter poros (D).
Tujuan optimasi adalah menentukan nilai D yang minimum, dengan tetap memenuhi batas tegangan yang diizinkan.

IV. Implementasi Numerik

Permasalahan yang dihadapi merupakan persamaan non-linear, sehingga digunakan metode numerik.

Fungsi error didefinisikan sebagai:$$f(D) = \sigma_{actual}(D) – \sigma_{allowable}$$f(D)=σactual​(D)−σallowable​

Metode yang digunakan adalah Newton-Raphson, dengan iterasi:$$D_{n+1} = D_n – \frac{f(D_n)}{f'(D_n)}$$Dn+1​=Dn​−f′(Dn​)f(Dn​)​

Iterasi dilakukan hingga memenuhi toleransi:$$|D_{n+1} – D_n| < \varepsilon$$∣Dn+1​−Dn​∣<ε

Metode ini dipilih karena memiliki konvergensi yang cepat jika tebakan awal mendekati solusi.

V. Analisis dan Validasi

Setelah diperoleh diameter optimal, dilakukan evaluasi sebagai berikut:

• Verifikasi: memastikan tegangan aktual berada di bawah batas izin
• Analisis sensitivitas: menguji pengaruh perubahan beban terhadap keamanan desain
• Interpretasi fisik: menjelaskan hubungan antara dimensi poros dan keseimbangan antara kekuatan serta efisiensi

Hasil akhir berupa rekomendasi diameter poros yang memenuhi kriteria teknis dan dapat diaplikasikan dalam desain sistem propulsi kapal.

Penutup (Mindset Engineering)

Melalui proyek ini, saya memahami bahwa metode numerik bukan hanya alat komputasi, tetapi juga bagian dari proses berpikir sistematis dalam rekayasa.

Fokus utama tidak hanya pada memperoleh hasil numerik, tetapi memastikan bahwa hasil tersebut:

• valid secara fisik,
• aman secara struktural,
• dan efisien secara ekonomis.

Keterkaitan antara model matematis, asumsi, dan implementasi numerik menjadi kunci dalam menghasilkan solusi yang dapat dipertanggungjawabkan secara ilmiah.

Terima kasih atas perhatian Prof. Dai.
Wassalamualaikum warahmatullahi wabarakatuh.