YOGYAKARTA (KU) – Kehidupan manusia selalu berinteraksi dengan gelombang. Untuk itu fenomena gelombang perlu dipelajari agar dapat dimanfaatkan umat manusia. Salah satu manfaatnya adalah kegunaan gelombang ultrasonik untuk mendeteksi cacat dalam medium padat seperti beton, besi dan sebagainya. Dosen Teknik Informatika Universitas Atma Jaya Yogyakarta, Pranowo ST., MT., berhasil membuat simulasi untuk pengembangan metode numerik elemen hingga diskontinyu untuk pemodelan gelombang ultrasonik.
Pria kelahiran Magelang yang menamatkan pendidikan S1, S2, dan S3 dari Fakultas teknik UGM ini mengutarakan parameter penting dalam gelombang adalah panjang gelombang dan frekuensi. Semua dimensi ruang diukur relatif berdasar panjang gelombang. Sedangkan semakin tinggi frekuensi maka fenomena gelombang relatif semakin susah untuk dipelajari. “Karena benda yang dipelajari adalah berbentuk rumit maka diusulkan pengembangan metode elemen hingga diskontinyu orde tinggi yang mampu memodelkan bentuk yang rumit serta mampu memodelkan gelombang dengan frekuensi tinggi,” kata lulusan sarjana teknik mesin UGM tahun 1996 ini.
Dia mengungkapkan, penerapan gelombang ultrasonik di bidang industri untuk kendali mutu sudah banyak dilakukan. Sebagai contoh adalah penggunaan gelombang ultrasonik untuk evaluasi tanpa merusak struktur beton dan untuk deteksi cacat dalam suatu produk manufaktur. Melihat kondisi tersebut maka penelitian mendalam tentang gelombang ultrasonik juga semakin banyak dilakukan, terutama dengan cara simulasi numeris, hal ini didukung oleh perkembangan komputer yang pesat dan semakin canggih.
Namun Tantangan yang dihadapi dalam pemodelan numeris evaluasi tanpa merusak (nondestructive testing) ultrasonik adalah bagaimana mengambangkan metode numeris untuk penyelesaian persamaan model gelombang ultrasonik yang dapat mengatasi bentuk domain rumit dan heterogen serta berakurasi tinggi. “Usaha terus menerus dilakukan untuk mengembangkan? metode numeris untuk simulasi perambatan gelombang ultrasonic,” katanya.
Dalam penelitiannya, Pranowo mencoba menggunakan algoritma dan perangkat lunak ekstensi dari framework NUDG. Perangkat lunak ini dapat dipakai untuk simulasi perambatan gelombang ultrasonik dalam medium yang rumit dengan material bersifat isotropis, anisotropis dan heterogen dan interaksi gelombang dengan retak.
“Metode discontinuous Glaerkin ternyata dapat dikembangkan lebih jauh untuk pemodelan gelombang ultrasonik dengan bentuk medium yang rumit, heterogen dan anisotropis. Phenomena yang melibatkan gradien tajam seperti interaksi gelombang dengan retak juga dapat ditangkap dengan baik,” ujarnya.
Dia menambhakan, perbandingan dengan jawaban eksak dan metode Spectral element method (SEM) dan FDTD menunjukkan metode discontinous Galerkin mempunyai akurasi yang tinggi. Bahkan akurasinya sedikit lebih tinggi dibanding SEM dan jauh lebih tinggi dibanding metode FDTD. Validasi dengan data eksperimen berupa waktu transit dalam medium balok beton menunjukkan kesesuaian yang bagus perbedaan kurang dari 2 %. Metode space-time discontinuous Galerkin (STDG) juga telah berhasil dikembangkan untuk penyelesaian persaaan elastodinamis. Penggunaan metode STDG membuat akurasi perhitungan numeris adalah eksponensial untuk perhitungan ruang dan waktu.
Untuk riset selanjutnya, Pranowo berencana berkolaborasi dengan teman peneliti geofisika UGM guna memanfaatkan hasil risetnya untuk memodelkan gelombang gempa. “Hal ini dilakukan mengingat bahwa Yogyakarta merupakan daerah rawan gempa dan saya berharap apa yang saya kerjakan melalui riset ini dapat bermanfaat bagi masyrakat,” pungkas lulusan doktor UGM ke 1272 ini. (Humas UGM/Gusti Grehenson)