BAB I
PENDAHULUAN
1.1
LATAR BELAKANG
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang sangat cepat
memberi dampak yang baik serta manfaat yang besar bagi manusia dalam berbagai
bidang kehidupan. Hal ini dapat dilihat dengan semakin banyaknya peralatan yang
telah diciptakan oleh manusia dengan berbagai model, bentuk serta kemampuan
dari segi pemakaian yang relatif lebih unggul dibandingkan dengan
peralatan-peralatan konvensional. Keunggulan tersebut tidak lepas dari hasil
penelitian dan percobaan oleh para ahli science, yang selalu mencari
terobosan dan temuan baru untuk menciptakan sesuatu yang baru bermanfaat dan
berguna bagi kehidupan manusia.
Salah satu tujuan diciptakannya
teknologi adalah untuk mempermudah manusia dalam memenuhi kebutuhan hidup. Hal
ini dapat dirasakan dan dibuktikan dengan semakin mudahnya manusia melakukan
sesuatu untuk memenuhi kebutuhan hidup. Terlepas dari dampak negatif yang
timbul akibat penemuan dan penciptaan teknologi yang baru, science dan
teknologi sangat dibutuhkan oleh manusia. Sebagai contoh suatu perusahaan atau
lembaga akan sangat kesulitan jika dalam ruang kerja tidak terdapat perangkat
komputer untuk menyelesaikan tugas dan pekerjaan kantor maupun perusahaan.
Kemajuan teknologi sekarang ini telah menghasilkan berbagai
kreasi dalam segala hal yang bertujuan memudahkan segala aktifitas manusia. Ada
berbagai sarana transportasi tersedia, mulai dari darat, udara, dan laut.
Kendaraan yang diproduksi massal di negara kita umumnya kendaraan darat, salah
satunya sepeda motor.
Agar
sepeda motor kita memiliki umur yang lebih panjang maka selain komponen sepeda
motor didesain dengan efektif dan efisien, juga tergantung dari material dari
komponen tersebut.
Pada saat proses pembakaran terjadi di dalam silinder, tenaga
yang dihasilkan oleh gas pembakaran sangatlah tinggi. Jika piston dan
kelengkapannya tidak mampu menahan daya ledak dari proses pembakaran tersebut,
dapat dipastikan kalau piston dan connecting
rod (batang penghubung) dapat mengalami kerusakan.
Untuk
itu agar tidak terjadi kejadian tersebut maka kita diharuskan mengetahui
kekuatan dari batang penghubung tersebut dalam meneruskan tenaga dari proses
pembakaran menuju poros engkol agar diubah dari gerak tranlasi menjadi gerak
putar dan dari energy panas menjadi energy mekanik. Jika kita mengetahui
kekuatan batang penghubung tersebut tidak mampu menahan daya dari tenaga hasil
pembakaran, maka kita perlu merubah material atau desain dari batang penghubung
tersebut.
Sama
hal nya dengan footstep holder . Untuk itu diperlukan komponen-komponen sepeda
motor yang aman digunakan pengendara. Secara visual komponen ini mempunyai
bentuk yang menarik, tatapi bentuk tersebut belum menjamin mempunyai kekuatan
struktural yang baik. Bahkan beberapa kasus ada footstep holder yang patah
Berbagai
metode analisa telah banyak tersedia, namun Metode Elemen Hingga (MEH) telah
membuktikan kehandalannya dalam memecahkan persoalan-persoalan dibidang
mekanika kontinyu. Bahkan dalam perkembangan yang terakhir, masalah-masalah
perpindahan panas, mekanika fluida, maupun getaran dapat dengan mudah
diselesaikan dengan menggunakan MEH.
Dengan perangkat komputer, khususnya
perangkat lunak Solidworks ini, desain untuk pembuatan suatu produk
dapat dikontrol dengan baik sehingga diharapkan kualitas hasil produk akan
lebih baik. Pengujian karakteristik statik secara eksperimental di laboratorium
memerlukan biaya yang tidak sedikit. Untuk itu diperlukan bantuan perangkat
lunak (software) yang mampu menganalisa karakterisitik statik suatu
model seperti Solidworks. Oleh karena itu peneliti memilih simulasi
dengan menggunakan software yang berbasis Metode Elemen Hingga (Finite
Element Analysis Program), yaitu dengan software Solidworks 2007 dan Autodesk
Inventor Professional 2013.
1.2
TUJUAN
PENELITIAN
Adapun
tujuan dalam penelitian tugas akhir ini adalah :
1. Menghitung distribusi tegangan yang terjadi pada batang penghubung dan footstep holder, baik tegangan
maksimal maupun daerah-daerah kritis akibat pembebanan statis dengan Metode
Elemen Hingga menggunakan software Solidworks dan inventor
2. Mengetahui yield
strength maksimal dari baja yang digunakan pada batang penghubung sehingga
dapat dikategorikan aman atau tidak.
BAB II
METODOLOGI
PENELITIAN
Dalam penelitian ini, peneliti melakukan
analisa berbagai pembebanan pada footstep holder dengan metode elemen
hingga supaya diperoleh tegangan, defleksi, dan faktor keamanan dengan
maenggunakan bahan material paduan Alumunium 6061 yang tersedia pada software
Komponen sepeda motor yang akan diteliti adalah footstep holder.
Dalam
penelitian ini, peneliti melakukan analisa distribusi tegangan dari struktur
batang penghubung dengan material baja AISI 1045 cold drawn pada keadaan
temperatur ruangan 27 °C. Geometri batang penghubung sepeda motor yang
dianalisis berdasarkan pada pengukuran secara manual/langsung. Selanjutnya
geometri tersebut digambarkan di software Solidworks 2007. Pada connecting
rod perhitungan selesai, peneliti memasukkan kondisi-kondisi batas dan
beban-beban yang bekerja untuk setiap analisa yang dilakukan. Kemudian proses
analisa dijalankan dan software akan menghitung sendiri output yang
dibutuhkan sesuai jenis analisa yang dilakukan. Setelah output distribusi
tegangan pada frame yang berupa kontur warna pada geometri frame dan/atau
angka-angka yang menunjukkan besarnya tegangan pada tiap-tiap elemen
didapatkan, kemudian dapat diperbandingkan apakah tegangan-tegangan yang
terjadi pada tiap elemen telah melampaui tegangan maksimal yang diijinkan/yield
point atau belum.
Dalam melakukan pembebanan pada pemodelan bagian komponen
sepeda motor footstep holder ini, peneliti terlebih dahulu melakukan
validasi dan boundry conditions. Validasi tersebut adalah membandingkan
berat dari pemodelan dan berat komponen asli. Dimana berat pemodelan footstep
holder adalah 0,23 kg dan berat komponen asli 0,2 kg. Hal tersebut
memperlihatkan adanya selisih 0,03 kg antara pemodelan dan komponen asli. Untuk
boundry conditions adalah langkah-langkah sebelum melakukan pembebanan.
Diantarnya adalah sebagai berikut:
1. Jumlah nodal pada pemodelan footstep holder dengan Autodesk
Inventor Professional 2013 adalah 46028.
2. Jumlah elemen pada pemodelan footstep holder dengan Autodesk
Inventor Professional 2013 adalah 27119.
3. Material yang
digunakan Aluminium 6061.
4. Fixed constrain, pada pemodelan footstep holder dengan
Autodesk Inventor Professional 2013 terdapat dua buah fixed constrain
BAB III
HASIL PENELITIAN
3.1 FOOTSTEP HOLDER
Hasil
simulasi dari berbagai pembebanan pada footstep holder dapat dilihat
pada Tabel dibawah
|
Tabel 1. Hasil simulasi No
|
Kondisi pembebanan
|
Beban (N)
|
Tegangan von mises (MPa)
|
Defleksi (mm)
|
Faktor keamanan
|
|
1
|
Pengendara duduk dengan kaki
bertumpu pada footstep
|
98,1
|
9,298
|
0,00829
|
>15
|
|
2
|
Pengendara berdiri kaki
bertumpu pada footstep
|
343,35
|
32,54
|
0,02905
|
8,45
|
|
3
|
Motor jatuh kesamping
|
1265,49
|
233,7
|
0,6159
|
1,18
|
|
4
|
Footstep tertabrak dari belakang
|
2638,89
|
246,022
|
0,616
|
1,12
|
|
5
|
Footstep tertabrak dari depan
|
2638,89
|
203
|
0,592
|
1,35
|
|
6
|
Motor jatuh kesamping dengan
dinaiki dua pengendara
|
2638,89
|
468,9
|
1,32
|
0,59
|
Pada
Tabel memperlihatkan perbedaan berbagai
hasil simulasi yang meliputi perbedaan tegangan von mises, defleksi dan
faktor keamanan. Untuk hasil tegangan von mises maksimal yang paling
tinggi pada kondisi motor jatuh kesamping dengan dinaiki dua pengendara seperti
terlihat pada Gambar berikut. Kondisi ini beresiko menyebabkan terjadinya patah
pada bagian daerah lengan footstep holder.
Tegangan von mises maksimum pada kondisi motor jatuh
kesamping dengan dinaiki dua pengendara
Resiko yang
dimaksud berdasarkan dari tegangan desain yang dihasilkan dari simulasi pada
kondisi pembebanan motor jatuh kesamping dengan dinaiki dua pengendara
(468,9MPa) dimana tegangan tersebut melampaui tegangan titik luluh pada
material paduan aluminium 6061 (276MPa).
Defleksi
maksimum pada kondisi motor jatuh kesamping dengan dinaiki dua pengendara
Gambar di atas memperlihatkan
defleksi maksimum yang paling tinggi pada kondisi motor jatuh kesamping dengan
dinaiki dua pengendara (1,32mm). Titik defleksi berada pada bagian ujung
penjepit footstep. Titik defleksi ini terjadi didasarkan pada daerah
yang diberi beban dan jarak beban pada daerah yang dijepit
Faktor
keamanan minimum pada kondisi motor jatuh kesamping dengan dinaiki dua
pengendara
Gambar
diatas memperlihatkan faktor keamanan minimum pada kondisi pembebanan motor
jatuh kesamping dengan dinaiki dua pengendara (0,59) dimana titik kritis minimum
berada didaerah penjepit dan lengan footstep holder. Hasil simulasi pada
kondisi motor jatuh kesamping dengan dinaiki dua pengendara menunjukan antara
tegangan von mises, defleksi dan faktor keamanan berbanding lurus.
Ketika tegangan von mises dan defleksi menghasilkan nilai yang tinggi
secara langsung faktor keamanannya juga menjadi kecil. Argumen tersebut
didasarkan pada beberapa beberapa hasil simualasi yang telah dilakukan.
3.2 CONNECTING ROD
Setelah
proses perhitungan dengan software Solidworks 2007 telah selesai sampai
akhir, maka hasil analisis dan simulasi dapat diketahui yaitu nilai-nilai
maksimum dan minimum yang dapat dilihat secara langsung pada tampilan Solidworks
2007. Sedangkan untuk hasil yang lebih detail dapat dilihat dalam stress
analysis report yang telah peneliti susun tersendiri dalam lampiran. Dari
hasil analisa statik dengan software Solidworks 2007 dapat diketahui
tegangan maksimal dan minimal yang terjadi pada struktur obyek yang dianalisa
tersebut.
Kondisi
batang penghubung berada pada temperatur ruangan dimana motor dalam keadaan
mati. Kondisi ini juga dapat digunakan untuk menguji kekuatan batang penghubung
dalam keadaan normal sehingga dapat diketahui kekuatan batang penghubung
tersebut menggunakan alat uji tarik. Diasumsikan batang penghubung mendapatkan
tenaga dari hasil pembakaran motor sebesar 6 HP/Horse Power sehingga di
konversikan menjadi 1325 Newton dan temperatur analisa batang penghubung adalah
27 °C.
Translation displacement
Dari
gambar di atas dapat diketahui bahwa besarnya perpindahan translasi maksimal
pada deformasi gambar tersebut adalah 5,918-001 m. Hal ini menunjukkan bahwa
perubahan bentuk maksimal yang terjadi pada struktur batang penghubung baja
AISI 1045 pada temperatur 27 °C adalah sebesar 5,918-001 m dari bentuk awalnya
yang ditunjukkan pada daerah yang berwarna merah.
Pada
kondisi temperatur 27 °C dapat kita ketahui besarnya tegangan-tegangan yang
terjadi pada setiap nodal (titik) seperti terlihat pada gambar dibawah ini.
Von Mises Stress connecting rod baja AISI 1045 pada temperatur 27 °C
Dari analisis tersebut dapat diketahui bahwa batang
penghubung tersebut mengalami tegangan maksimal sebesar 4,911e+008 N/m2 yang
berada pada daerah yang ditunjukkan pada gambar analisis dibawah ini.
Tegangan maksimal connecting rod baja
AISI 1045 pada temperatur 27 °C
Tegangan minimal connecting rod baja
AISI 1045 pada temperatur 27 °C
BAB IV
KESIMPULAN
4.1 KESIMPULAN CONNECTING ROD
Dengan menggunakan perangkat lunak dalam menganalisa,
khususnya software Solidworks 2007 yang berbasis MEH, mempermudah dan
menghemat waktu dalam menganalisa permasalahan struktur elemen.
Berdasarkan
penelitian dan analisis yang penulis susun, dapat ditarik kesimpulan sebagai
berikut :
1.
Hasil analisis menunjukkan bahwa tegangan maksimum yang terjadi masih berada
dibawah harga dari yield strength.
2. Semakin besar
harga yield strength terhadap tegangan maksimal maka struktur itu akan
lebih aman digunakan.
4.2 KESIMPULAN FOOTSTEP HOLDER
Berdasarkan analisa simulasi Autodesk Inventor
Professional 2013 dihasilkan kesimpulan sebagai berikut:
1. Tegangan
maksimum berada pada kondisi pembebanan motor jatuh kesamping dengan dua
pengendara dan tegangan maksimum itu adalah 468,9MPa.
2. Defleksi
maksimum terjadi pada kondisi pembebanan motor tertabrak dari belakang dengan
hasil defleksi sebesar 1,32mm.
3.
Faktor keamanan minimum terjadi pada kondisi pembebanan motor jatuh kesamping
dengan dua pengendara dengan nilai 0,59.
DAFTAR
PUSTAKA
[1] Deni, 2013, Biker Rocker,
https://www.campurtumpah.wordpress.com/footstep-honda-cb150r-patah/. Diakses :
5 Januari 2016, 13:22.
[2] Tawancy H.M., Hamid A. U., and Abbas N. M., 2004, Practical
Engineering Failure Analisys, Marcel Dekker, Inc., 270 Madison Avenue, New
York.
[3] Sambas A., 2011, Desain dan Pembuatan Coran Footstep
Holder Sepeda Motor Honda Grand Astrea dengan Bahan AC12, Seminar Nasional
Teknoin, Yogyakarta.
[4] Saidi R. 2006, Tegangan Maksimum Dudukan Stang
Sepeda: Analisis dan Modifikasi Perancangan, Seminar Ilmiah Nasional
Komputer dan Sistem Intelijen, Universitas Gunadarma, Depok.
[5] Abidin Z., dan Rama B. R., 2015, Analisa
Distribusi Tegangan dan Defleksi Connecting Rod Sepeda Motor 100 CC
Mengguanakan Metode Elemen Hingga, Jurnal Rekayasa Mesin, Universitas
Sriwijaya.
[6] Waguespack C., 2014, Mastering Autodesk Inventor 2014
and Autodesk LT 2014, John Wiley & Sons, Inc., 111 River Street,
Hoboken, NJ 07030.
[7]
Hurst S. K., 2006, Prinsip-Prinsip Perancangan Teknik, Erlangga,
Jakarta.
[8] Logan, Daryl L, 1986, A First Course In The Finite Element
Methode, Pws-Kent Publishing Company, Boston.
[9] Shigley Joseph E, Mitchell Larry D, Harahap Gandhi., 1984,
Perencanaan Teknik Mesin, Edisi ke empat, Jilid 1, Erlangga. Jakarta.
[10] ______, Material Property Data, www.efunda.com.,
Accessed April 2011
[11] _____, Material Property Data, www.matweb.com.,
Accessed April 2011
[12] Weaver .W.Jr., Johnston, P.R., 1993, Elemen Hingga Untuk Analisis
Struktur, Edisi kedua, Eresco, Bandung.
[13] Popov, E.P., 1993, Mechanics of Material, Edisi
kedua, Erlangga, Jakarta.
[7]
Uthami, A.Z., 2010, Solidworks Alat Bantu Merancang Komponen dengan
Mudah, Modula, Bandung.
SUMBER LINK :
1. ejournal.unsri.ac.id/index.php/jrm/article/download/05/pdf
2. ejournal.undip.ac.id/index.php/rotasi/article/download/.../10324...
Tidak ada komentar:
Posting Komentar