BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.9. TABULASI DATA HASIL PENGUJIAN JATUH BEBAS SECARA
4.9.3. Pengujian Pada Sisi Depan Helm
Pengujian impak jatuh bebas terhadap sisi atas helmet sepeda ketinggian 1,5 meter diperoleh data rata-rata sebagai berikut.
a. Besar Gaya rata-rata = 239,59 N
4.10 Perbandingan Hasil Simulasi Dengan Uji Eksperimental
Pada penelitian ini dilakukan perbandingan hasil data gambaran yang diperoleh pada simulasi impak jatuh bebas dengan eksperimental impak jatuh bebas bertujuan untuk rnengetahui seberapa besar perbedaan hasil data dari simulasi dengan data yang diperoleh pada eksperimental sehingga hasil penelitian yang diperoleh lebih akurat. Perbandingan hasil simulasi dengan eksperimental bisa dilihat sebagai berikut.
4.10.1 Perbandingan Pengujian Atas
Dari hasil simulasi Ansys workhench 16.0akibat impak jatuh bebas sisi atas helm sepeda area impak dapat dilihat pada gambar 4.16 sebagai berikut :
Gambar 4.16. area pembebanan impak sisi atas helm sepeda
Diperoleh hasil simulasi tegangan pada helm sepeda adalah 1,83 MPa. Sementara tegangan hasil eksperimental sisi atas adalah 1,96 MPa. Perbandingan antara simulasi dengan hasil experimental dapat ditunjukkan pada Tabel 4.5.
Tabel 4.5. Perbandingan pengujiaan atas Tegangan (MPa)
Ansys Eksperimental
1,83 Mpa 1,96 MPa
Dari tabel diatas dapat kita hitung hasil nilai galatnya adalah sebagai berikut :
=
=
= 6,63 %
Hasil yang didapat dari membandingkan selisih antara tegangan hasil simulasi dengan eksperimental adalah 0,13 MPa atau 6,63 % Pola retakan yang diperoleh dapat dilihat pada gambar 4.17 hasil pengujian experimental sebagai berikut.
(a) (b) (c)
Gambar 4.17 a) Pola kerusakan spesimen uji impak area atas helm, (b) Area retakan specimen (c) area tegangan maksimum munculnya keretakan
Berdasarkan pola keretakan yang ditunjukkan pada gambar 4.17 spesimen mengalami retak pada sisi samping sekitar tulang atas helm dan terjadi penurunan Tulang bagian atas helm 5 mm disekitar area impak pada gambar pola di b. Hal ini disebabkan titik impak terjadi pada bagian tulang helm, gaya impak jatuh bebas di permukaan sisi atas helm menimbulkan tegangan tekan pada permukaan helm dan tegangan tarik pada permukaan dalam helm, hasilnya juga memperlihatkan daerah kritis yang tejadi pada helm, yang merupakan suatu informasi untuk menganalisa penjalaran retak yang akan terjadi, dari gambar c tegangan vs waktu arah sumbu y lebih besar terjadi dibandingkan arah sumbu x, ini menunjukan bahwa keretakan yang terjadi pada lokasi retak jelas disebabkan oleh tegangan tekan pada permukanan dan tarik pada bagian dalam arah sumbu y sehingga membentuk keretakan kearah sumbu y.
4.10.2 Perbandingan Pengujian Samping
Dari hasil simulasi Ansys workbench 16.0 akibat impak jatuh bebas sisi samping helm sepeda area impak dapat dilihat pada gambar 4.18 sebagai berikut.
Gambar 4.18. area pembebanan impak sisi samping helm sepeda
Diperoleh hasil simulasi tegangan pada helm sepeda adalah 1,27 MPa. Sementara tegangan hasil eksperimental sisi samping adalah 1,30 MPa. Perbandingan antara simulasi dengan hasil experimental dapat ditunjukkan pada Tabel 4.6.
Tabel 4.6. Perbandingan pengujian samping Tegangan ( MPa)
Ansys Experimental
1,27 MPa 1,30 MPa
Dari tabel diatas dapat kita hitung hasil nilai galatnya adalah sebagai berikut :
=
=
= 2,30 %
Hasil yang didapat dari membandingkan selisih antara tegangan hasil simulasi dengan eksperimental adalah 0,03 MPa atau 2,30 % Pola retakan yang diperoleh dapat dilihat pada gambar 4.19 hasil pengujian experimental sebagai berikut:
(a) (b)
Gambar 4.19 (a) Pola kerusakan spesimen uji impak area samping helm (b) area tegangan maksimum munculnya keretakan
Berdasarkan pola keretakan yang ditunjukkan pada gambar 4.19. spesimen mengalami retak pada daerah tepi tulang akibat impak jatuh bebas dan pecah pada bagian tepi luar dan dalam helm. Hasilnya juga memperlihatkan daerah kritis yang terjadi pada helm, yang merupakan suatu informasi untuk menganalisa penjalaran retak yang akan terjadi, dari gambar b tegangan vs waktu arah sumbu z lebih besar terjadi dibandingkan arah sumbu x, ini menunjukan bahwa keretakan yang terladi pada lokasi retak jelas disebabkan oleh tegangan tekan pada permukanan dan tarik pada bagian dalam arah sumbu z sehingga membentuk keretakan kearah sumbu y.
4.10.3 Perbandingan Pengujian Depan
Dari hasil simulasi Ansys workbench 16.0 akibat impak jatuh bebas sisi depan helm sepeda area impak dapat dilihat pada gambar 4.20 sebagai berikut.
Gambar 4.20. area pembebanan impak sisi depan helm sepeda
Diperoleh hasil simulasi tegangan pada helm sepeda adalah 1,42 MPa.
Sementara tegangan hasil eksperimental sisi depan adalah 1,60 MPa.
Perbandingan simulasi dan hasil experimental dapat ditunjukkan padaTabel 4.7.
Tabel 4.7 Perbandingan pengujian depan
Tegangan (MPa)
Ansys Experimental
1,42 Mpa 1,60 MPa
Dari tabel diatas dapat kita hitung hasil nilai galatnya adalah sebagai berikut :
= = =11,25 %
Hasil yang didapat dari membandingkan selisih antara tegangan hasil simulasi dengan eksperimental adalah 0,18 MPa atau 11,25 %. Pola retakan yang diperoleh dapat dilihat pada gambar 4.21 hasil pengujian experimental sebagai berikut.
(a) (b)
Gambar 4.21 (a) Pola kerusakan spesimen uji impak titik depan helm, (b) Area retakan spesimen
Berdasarkan pola keretakan yang ditunjukkan pada gambar 4.21 spesimen mengalami pola retak pada bagian luar helm pada gambar b hasilnya juga memperlihatkan daerah kritis yang terjadi pada helm pada sekitar titik impak.
Dari hasil perbandingan antara simulasi dan eksperirnental diatas yang diketahui adanya perbedaan selisih antara simulasi dan eksperimental disebabkan oleh beberapa parameter pengujian seperti temperatur, cacat material, kerapatan yang tidak homogen, pengkalibrasian alat uji dan sebagainya merupakan faktor yang menyebabkan terjadinya perbedaan hasil simulasi menggunakan software ANSYS 16.0 dengan hasil eksperimental uji impak jatuh bebas.
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan
Setelah seluruh penelitian dilaksanankan serta menganalisa seluruh hasil, maka didapat kesimpulan sebagai berikut:
1. Dari hasil perbandingan tegangan simulasi impak jatuh bebas dengan eksperimental uji impak jatuh bebas, untuk pengujian atas diperoleh hasil
simulasi pada area impak sebesar 1,83 MPa dan hasil eksperimental 1,96 MPa. Maka diperoleh selisih 0,13 MPa( 6,63 %).
2. Pada pengujian simulasi impak jatuh bebas samping diperoleh hasil sebesar 1,27 MPa sedangkan untuk hasil uji impak jatuh bebas eksperimental sebesar 1,30 MPa maka diperoleh selisih sebesar 0,03 MPa(
2,30 %).
3. Pada pengujian simulasi uji impak jatuh bebas bagian depan diperoleh hasil sebesar 1,42 MPa sedangkan untuk uji impak jatuh bebas eksperimental bagian depan diperoleh hasil sebesar 1,60 MPa, maka diperoleh selisih sebesar 0,18 MPa (11,25 %).
4. Pada pengujian simulasi uji impak jatuh bebas bagian depan, samping dan atas tegangan yang paling rendah terjadi pada bagian samping yaitu sebesar 0,03 MPa (2,30%).
5. Perbandingan antara simulasi dan eksperirnental diatas yang diketahui adanya perbedaan selisih antara simulasi dan eksperimental disebabkan oleh beberapa parameter pengujian seperti temperatur, cacat material, kerapatan yang tidak homogen, pengkalibrasian alat uji.
5.2 Saran
1. Studi literatur sangat penting dilakukan untuk melaksanankan penelitian.
2. Beberapa parameter perbedaan hasil yang diperoleh pada perbandingan simulasi dan eksperimental yang dijelaskan pada bab 4 hendaknya diperhatikan untuk penelitian selanjutnya.
3. Data-data untuk di masukan ke simulasi harus teliti sesuai datayang didapat pada eksperimental agar tidak terjadi error.
4. Sebelum memulai pengujian simulasi sebaiknya sudah mempelari dan memahami cara menjalankan software yang akan digunakan pada penelitian.
5. Pengembangan penelitian menggunakan serat alami dan dikembangkan lagi agar menghasilkan material yang lebih baik lagi dikarenakan melimpahnya sumber bahan baku yang ramah lingkungan ekonomis.
6. Dalam melalukan simulasi dengan menggunakan software Ansys 16.0 harus diperhatikan material yang digunakan dan geometri yang akan kita simulasikan.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Gibson, F. R. (1994). “Principle of Composite Material Mechanics”, McGraw- Hill Inc, New York.
[2] Halliday and Resnick, Fisika Jilid I. Jakarta:Erlangga,1985.
[3] Holdani,( 2013).Studi Eksperimental Struktur Helmet Pengendara Sepeda Akibat Beban Impak Jatuh Bebas Pada Bahan Polimer Busa Komposit Diperkuat Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS), Medan: USU-IR.
[4] Jusnita, (2012). Ketangguhan Retak Dinamik Bahan Komposit GFRP Untuk Helmet Industri Disebabkan Beban Impak Menggunakan
MSC/NASTRAN For Windows,Medan.
[5] M. Amin and Samsudi,( 2010). "Pemanfaatan Limbah Serat Serabut Kelapa Sebagai Bahan Pembuat Helmet Pengendara Kendaraan Roda Dua,"
in SEMINAR NASIONAL UNIMUS 2010, Semarang.
[6] Midia, Kiki Risky. (2016). PEMANFAATAN SERAT DAUN MENGKUANG (Pandanus Artocapus) SEBAGAI BAHAN BAKU PEMBUATAN KOMPOSIT
[7] Maryanti, Budha. (2011). Pengaruh Aplikasi Komposit Serat Kelapa Poliester terhadap Kekuatan Tarik.
[8] Matthews, F.L. & Rawlings, R.D. (1999). Composite Materials:
Engineering and Science. Boca Raton: CRC Press. ISBN 0-8493-0621-3.
[9] Susatio, Yerri. (2004). Dasar-Dasar Metode Elemen Hingga. Yogyakarta:
Andi.
[10] Yani,M.( 2017) Desain Helmet Sepeda Half Face Dengan CAD,Medan.
[11] Sunaryo.(2008). Karakteristik Komposit Termoplastik Polipropilena dengan serat,Medan:USU e-repository.
[12] Hasyim, J.(2003). Pemrosesan Bahan, Edisi Pertama, Johor Bahru: Cetak RatuSdn, Bhd.
[13] ASTM D-638-02 Standart test method for tensile properties of plastics.
Philadelphia,PA : American Society for Testing and Material.
[14] ASTM D 790, 1998. Standart Test Methode for Flexure Sifates of Plastic.