YOGYAKARTA (KU) – Kehidupan manusia selalu berinteraksi dengan gelombang. Untuk itu, fenomena gelombang perlu dipelajari agar dapat dimanfaatkan oleh umat manusia, salah satunya adalah kegunaan gelombang ultrasonik untuk mendeteksi cacat dalam medium padat, seperti beton dan besi. Berkaitan dengan itu, dosen Teknik Informatika Universitas Atma Jaya Yogyakarta, Pranowo S.T., M.T., berhasil membuat simulasi pengembangan metode numerik elemen hingga diskontinyu untuk pemodelan gelombang ultrasonik.
Berkat penelitiannya ini, Pranowo berhasil memperoleh gelar doktor dari Program Pascasarjana Teknik Elektro UGM setelah mempertahankan disertasinya dalam ujian terbuka promosi doktor di KPTU Fakultas Teknik UGM, Sabtu (2/10).
Pria kelahiran Magelang yang menamatkan pendidikan S-1, S-2, dan S-3 dari Fakultas Teknik UGM ini mengutarakan parameter penting dalam gelombang adalah panjang gelombang dan frekuensi. Semua dimensi ruang diukur relatif berdasarkan panjang gelombang. Sementara itu, semakin tinggi frekuensi, 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 Sarjana Teknik Mesin UGM lulusan tahun 1996 ini.
Ia 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, penelitian mendalam tentang gelombang ultrasonik juga semakin banyak dilakukan, terutama dengan cara simulasi numeris. Hal itu didukung oleh perkembangan komputer yang pesat dan semakin canggih.
Namun, tantangan yang dihadapi dalam pemodelan numeris evaluasi tanpa merusak (nondestructive testing) ultrasonik adalah bagaimana mengembangkan 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 ultrasonik” 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 serta interaksi gelombang dengan retak. “Metode Discontinuous Galerkin ternyata dapat dikembangkan lebih jauh untuk pemodelan gelombang ultrasonik dengan bentuk medium yang rumit, heterogen, dan anisotropis. Fenomena yang melibatkan gradien tajam seperti interaksi gelombang dengan retak juga dapat ditangkap dengan baik,” ujarnya.
Ia menambahkan perbandingan dengan jawaban eksak dan metode Spectral Element Method (SEM) dan FDTD menunjukkan metode Discontinous Galerkin mempunyai akurasi yang tinggi, bahkan sedikit lebih tinggi dibandingkan dengan SEM dan jauh lebih tinggi daripada 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 persamaan elastodinamis. Penggunaan metode STDG membuat akurasi perhitungan numeris adalah eksponensial untuk perhitungan ruang dan waktu.
Untuk riset selanjutnya, Pranowo berencana berkolaborasi dengan 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 masyarakat,” pungkas lulusan doktor UGM ke-1272 ini. (Humas UGM/Gusti Grehenson)