Sarjana Teknik Mesin

Konsentrasi Konstruksi Material dan Struktur

Program Sarjana Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Gedung J17, Jl. Almamater, Kampus USU Padang Bulan

TEM8518

OPTIMASI DALAM PERANCANGAN

3 SKS

Matkul Pilihan Wajib

Semester 7

Program Studi

Sarjana Teknik Mesin

Fakultas

Teknik

Bahan Ajar Utama

Garret N Vanderplaats: Numerical Optimization Techniques for Engineering Design With Applications, McGraw-Hill Book Co., 1984.

Singiresu S. Rao: Engineering Optimization: Theory and Practice, Wiley-Interscience Publication, 1996.

Uri Kirsch: Optimum Structural Design: Concepts, Methods and Applications, McGraw-Hill Book Co., 1992

Materi Pendukung

Koordinator Mata Kuliah

Dosen Pengampu

Beban Perkuliahan dalam Jam Per Minggu

Kelas Tatap Muka (3 jam)

Responsi (4 jam)

Belajar Mandiri (5 jam)

Deskripsi Mata Kuliah

Mata kuliah ini menjelaskan konsep optimasi. Perumusan umum masalah optimasi. Prosedur iteratif dalam pemecahan optimasi. Kondisi Kuhn-Tucker pada kondisi optimal. Optimasi tanpa batas dari suatu fungsi dengan satu variabel, termasuk beberapa metode penyelesaiannya. Optimasi didasarkan pada fungsi dengan satu variabel. Optimasi tanpa batas dari sebuah fungsi dengan banyak variabel. Optimasi adalah fungsi dengan banyak variabel: Pemrograman linier. Metode tidak langsung: Metode SUMT dan metode ALM. Metode langsung pada optimasi dengan banyak variabel. Optimasi struktur.

Tujuan Instruksional Umum

Setelah menyelesaikan mata kuliah ini (di akhir semester), diharapkan mahasiswa memahami konsep optimasi untuk melakukan optimasi suatu proses.

Minggu Ke-	Topik	Indikator Performa
1	Konsep Optimasi	Mampu memahami tentang konsep optimasi.
2	Perumusan Umum Masalah Optimasi	Mampu memahami tentang perumusan umum masalah optimasi.
3–4	Prosedur Iteratif dalam Perincian Optimasi dan Titik Optimum Prosedur iteratif dalam pemecahan optimasi dan kondisi Kuhn-Tucker pada titik optimum, titik optimum	Mampu memahami tentang perumusan umum masalah optimasi.
5–6	Optimasi yang baik dan tidak baik dari suatu fungsi dengan satu variabel Optimasi tanpa batas dari suatu fungsi dengan satu variabel, termasuk beberapa metode penyelesaiannya dan optimasi fungsi dengan satu variabel	Mampu memahami tentang optimasi fungsi dengan satu variabel.
7	Optimasi tanpa batas dari suatu fungsi dengan dengan banyak variabel Optimasi tanpa batas dari suatu fungsi dengan dengan banyak variabel, termasuk beberapa metode untuk menyelesaikannya	Mampu memahami tentang optimasi fungsi dengan banyak variabel.
7–10	Optimisasi dari sebuah fungsi dengan banyak variabel Pemrograman linier Metode tidak langsung: Metode SUMT dan metode ALM Metode langsung pada optimasi dengan banyak variabel Optimasi struktur	Mampu memahami tentang optimasi fungsi dengan banyak variabel.
11–14	Tugas Tugas dan Diskusi	Mampu mengerjakan optimasi proses.

	Tingkat Capaian Pembelajaran Mahasiswa IABEE	Tingkat Capaian Pembelajaran Mahasiswa ABET
CPL	Deskripsi	Deskripsi	Tingkatan
0,2	[3] Mampu merancang dan rekayasa konstruksi mesin dengan menerapkan teori dan prinsip-prinsip teknik mesin dengan benar. Serta merancang prosedur standar pengoperasian mesin dan Merancang pemeliharaan mesin produksi.	[3] Mampu merancang konstruksi mesin dengan menerapkan prinsip-prinsip teknik mesin. Serta merancang prosedur standar pengoperasian untuk perencanaan mesin dan pemeliharaan.	T, A, S
0,2	[4] Mampu merancang proses rekayasa dengan menerapkan prinsip-prinsip desain sistem mekanik dari berbagai aplikasi industri dengan memperhatikan unsur keamanan, keandalan, kenyamanan dan faktor ekonomi, sosial budaya dan lingkungan.	[4] Mampu merancang proses rekayasa dengan menerapkan prinsip-prinsip desain sistem mekanik dari berbagai aplikasi Industri dengan memperhatikan unsur keamanan, keandalan, kenyamanan dan faktor ekonomi, sosial budaya dan lingkungan.	T, S, E
0,1	[6] Mampu memilih sumber daya dan memanfaatkan alat desain dan analisis berbasis TIK dan komputasi untuk melakukan kegiatan teknik mesin.	[6] Mampu memilih sumber daya dan memanfaatkan alat bantu desain dan analisis komputasi untuk kegiatan teknik mesin.	T, A, S
0,2	[7] Mampu bekerja sama dalam tim dan memberikan solusi terhadap permasalahan lintas bidang teknik dengan memperhatikan faktor ekonomi, kesehatan dan keselamatan publik, etika dan lingkungan.	[7] Mampu memberikan solusi di lintas bidang teknik dengan memperhatikan faktor ekonomi, kesehatan dan keselamatan masyarakat, etika dan pertimbangan lingkungan.	T, A, S
0,2	[9] Mampu mengidentifikasi, merumuskan, dan menganalisis masalah teknik sesuai dengan bidang keilmuan teknik mesin melalui penelitian.	[9] Mampu mengidentifikasi, merumuskan, dan menganalisis masalah teknik sesuai dengan bidang teknik mesin melalui penelitian.	A, S, E
0,1	[10] Mampu mengaplikasikan ilmu teknik mesin dan melaksanakan penelitian di bawah bimbingan dengan menggunakan metode ilmiah dan menghasilkan karya ilmiah, yang melibatkan proses pembelajaran sepanjang hayat terhadap pengetahuan kontemporer yang relevan.	[10] Mampu mengaplikasikan ilmu teknik mesin dan melakukan penelitian di bawah bimbingan dengan menggunakan metode ilmiah dan menghasilkan karya tulis ilmiah, melibatkan proses pembelajaran sepanjang hayat terhadap pengetahuan kontemporer yang relevan.	K, P, T, A

K – Pengetahuan
P – Pemahaman
T – Terapan
A – Analisis
S – Sintesis
E – Evaluasi

TEM8514

TEORI ELASTISITAS

3 SKS

Matkul Pilihan Wajib

Semester 7

Program Studi

Sarjana Teknik Mesin

Fakultas

Teknik

Bahan Ajar Utama

Timosenkho, S., P. and Goodier, J., N.,Theory of Elasticity, McGraw-Hill, 1970

Dieter, G., E., Mechanical Metallurgy, McGraw-Hill, Singapore, 1986.

Slater, R., A. C., Engineering Plasticity-Theory and Application to Metal Forming Process,City Univercity Press, London, 1977

Materi Pendukung

Koordinator Mata Kuliah

Dosen Pengampu

Beban Perkuliahan dalam Jam Per Minggu

Kelas Tatap Muka (3 jam)

Responsi (4 jam)

Belajar Mandiri (5 jam)

Deskripsi Mata Kuliah

Mata kuliah ini menjelaskan konsep dasar teori elastisitas yang analisisnya dimulai dari permasalahan 2 dimensi dan 3 dimensi. Ruang lingkup mata kuliah ini meliputi: Tinjauan konsep tegangan regangan uniaksial, torsi, dan hukum Hooke, persamaan diferensial kesetimbangan titik, analisis regangan 3 dimensi, analisis tegangan 3 dimensi, kriteria luluh pada logam kenyal, hubungan tegangan regangan

Tujuan Instruksional Umum

Setelah menyelesaikan mata kuliah ini (di akhir semester) diharapkan mahasiswa akan lebih memahami permasalahan dasar masalah elastisitas pada elemen-elemen konstruksi dan mesin yang mengalami beban struktur berdasarkan tegangan dan regangan yang dipengaruhi oleh kombinasi beban listrik, torsi, dan tegangan.

Minggu Ke-	Topik	Indikator Performa
1	Konsep tegangan uniaksial, geser, dan regangan bebas. Pendahuluan, tegangan dan regangan normal, diagram tegangan dan regangan. Elastisitas dan plastisitas, hukum Hooke, tegangan geser, regangan tegangan bebas, dan beban bebas.	Mengulang konsep dasar tegangan dan regangan uniaksial dan geser serta regangan pada kondisi elastis linier yang mengikuti hukum Hooke sebagai pengantar untuk kuliah berikutnya.
2	Spesifikasi tegangan pada suatu titik dan persamaan diferensial Gaya-gaya internal, gaya kontak dan gaya tubuh, tegangan pada suatu titik, komponen tegangan Kesetimbangan gaya, kesetimbangan momen.	Mampu menganalisis tegangan 2 dimensi dan 3 dimensi pada suatu titik.
3	Analisis tegangan 3-D Tegangan resultan pada bidang miring dalam koordinat Cartesius, tegangan normal dan tegangan geser pada bidang miring, tegangan tensor, tegangan utama, tegangan invarian.	Mampu menganalisis tegangan 2 dimensi dan 3 dimensi pada suatu titik.
4	Analisis tegangan 3-D Tegangan geser utama, tegangan oktahedral, tegangan ekuivalen, contoh masalah.	Mampu menganalisis tegangan 2 dimensi dan 3 dimensi pada suatu titik.
5	Analisis tegangan 3-D Tinjauan 2-D dan 1-D, tegangan deviator dan sferis, tensor tegangan deviator dan sferis, invarian tegangan yang dinyatakan dalam tegangan deviator.	Mampu menganalisis tegangan 2 dimensi dan 3 dimensi pada suatu titik.
6	Optimisasi dari sebuah fungsi dengan banyak variabel Regangan yang sangat kecil pada suatu titik, tegangan geser teknik, rotasi	Mampu menganalisis tegangan 2 dimensi dan 3 dimensi pada suatu titik.
7	Deformasi yang sangat kecil Regangan yang sangat kecil pada suatu titik, koefisien regangan terbatas, tensor regangan, regangan utama.	Mampu menganalisis tegangan 2 dimensi dan 3 dimensi pada suatu titik.
8	Deformasi yang sangat kecil Regangan geser utama, regangan oktavial, regangan ekuivalen, regangan deviator, dan speries.	Mampu menganalisis tegangan 2 dimensi dan 3 dimensi pada suatu titik.
9	Kriteria luluh pada logam kenyal Pertimbangan umum, kriteria luluh Von Mises, kriteria luluh Tresca, permukaan luluh	Memahami konsep kriteria luluh pada logam kenyal menurut Von Mises dan Tresca.
10	Kriteria luluh pada logam kenyal Representasi kriteria luluh Von Mises dan Tresca dalam π, substansi eksperimental kriteria luluh, contoh soal.	Memahami konsep kriteria luluh pada logam kenyal menurut Von Mises dan Tresca.
11	Hubungan tegangan dan regangan Hubungan tegangan dan regangan elastisitas, fungsi energi regangan elastis	Mampu menganalisis hubungan tegangan dan regangan 3-D dan 2-D dalam kondisi batas elastisitas.
12	Aplikasi pada kasus silinder berdinding tebal. Kesetimbangan statis 2-D, hubungan tegangan regangan, tegangan dan regangan bidang, pembentukan persamaan diferensial, penyelesaian persamaan diferensial	Mampu menganalisis hubungan tegangan dan regangan 3-D dan 2-D dalam kondisi batas elastisitas.
13	Aplikasi dalam kasus yang mengalami beban kombinasi Kombinasi lentur, torsi dan aksial, konsentrasi tegangan, tegangan utama, tegangan ekuivalen, dan tegangan bebas.	Mampu menganalisis hubungan tegangan dan regangan 3-D dan 2-D dalam kondisi batas elastisitas.

	Tingkat Capaian Pembelajaran Mahasiswa IABEE	Tingkat Capaian Pembelajaran Mahasiswa ABET
CPL	Deskripsi	Deskripsi	Tingkatan
0,2	[3] Mampu merancang dan rekayasa konstruksi mesin dengan menerapkan teori dan prinsip-prinsip teknik mesin dengan benar. Serta merancang prosedur standar pengoperasian mesin dan Merancang pemeliharaan mesin produksi.	[3] Mampu merancang konstruksi mesin dengan menerapkan prinsip-prinsip teknik mesin. Serta merancang prosedur standar pengoperasian untuk perencanaan mesin dan pemeliharaan.	T, A, S
0,2	[4] Mampu merancang proses rekayasa dengan menerapkan prinsip-prinsip desain sistem mekanik dari berbagai aplikasi industri dengan memperhatikan unsur keamanan, keandalan, kenyamanan dan faktor ekonomi, sosial budaya dan lingkungan.	[4] Mampu merancang proses rekayasa dengan menerapkan prinsip-prinsip desain sistem mekanik dari berbagai aplikasi Industri dengan memperhatikan unsur keamanan, keandalan, kenyamanan dan faktor ekonomi, sosial budaya dan lingkungan.	T, S, E
0,1	[6] Mampu memilih sumber daya dan memanfaatkan alat desain dan analisis berbasis TIK dan komputasi untuk melakukan kegiatan teknik mesin.	[6] Mampu memilih sumber daya dan memanfaatkan alat bantu desain dan analisis komputasi untuk kegiatan teknik mesin.	T, A, S
0,2	[7] Mampu bekerja sama dalam tim dan memberikan solusi terhadap permasalahan lintas bidang teknik dengan memperhatikan faktor ekonomi, kesehatan dan keselamatan publik, etika dan lingkungan.	[7] Mampu memberikan solusi di lintas bidang teknik dengan memperhatikan faktor ekonomi, kesehatan dan keselamatan masyarakat, etika dan pertimbangan lingkungan.	T, A, S
0,2	[9] Mampu mengidentifikasi, merumuskan, dan menganalisis masalah teknik sesuai dengan bidang keilmuan teknik mesin melalui penelitian.	[9] Mampu mengidentifikasi, merumuskan, dan menganalisis masalah teknik sesuai dengan bidang teknik mesin melalui penelitian.	A, S, E
0,1	[10] Mampu mengaplikasikan ilmu teknik mesin dan melaksanakan penelitian di bawah bimbingan dengan menggunakan metode ilmiah dan menghasilkan karya ilmiah, yang melibatkan proses pembelajaran sepanjang hayat terhadap pengetahuan kontemporer yang relevan.	[10] Mampu mengaplikasikan ilmu teknik mesin dan melakukan penelitian di bawah bimbingan dengan menggunakan metode ilmiah dan menghasilkan karya tulis ilmiah, melibatkan proses pembelajaran sepanjang hayat terhadap pengetahuan kontemporer yang relevan.	K, P, T, A

K – Pengetahuan
P – Pemahaman
T – Terapan
A – Analisis
S – Sintesis
E – Evaluasi