HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Perhitungan penyerapan energi pada crash box MAZDA CX5
Perhitungan penyerapan energi pada crash box MAZDA CX5 dilakukan untuk mengetahui kemampuan crash box MAZDA CX5 dalam penyerapan energi.
Caranya dengan melakukan (1) simulasi ulang crash pada profil segi empat agar mendapatkan metode simulasi yang akurat, (2) simulasi crash dan crush pada crash box MAZDA CX5, (3) pengujian kuasi - statik crush pada crash box MAZDA CX5.
4.1.1 Hasil simulasi ulang crash profil segi empat
Kurva hubungan beban - perpindahan hasil simulasi ulang profil persegi empat pada studi yang dilakukan oleh Tarlochan (2013), ditunjukkan pada Gambar 4.1.
Gambar 4.1 Hasil simulasi ulang profil persegi empat
0 50 100 150 200
0 50 100 150 200 250
Beban, (kN)
Perpindahan, (mm)
Perhitungan unjuk kerjanya seperti pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Unjuk kerja simulasi ulang crash pada profil persegi empat Total Energi Beban
Puncak
Berdasarkan studi yang dilakukan oleh Tarlochan, (2013) total penyerapan energi besarnya 19,5 KJ, sehingga tingkat kesalahan yang terjadi sebesar,
20,16 − 19,5
19,5 𝑥 100% = 3,38%
Kesimpulannya, metode yang digunakan untuk simulasi crash pada crash box persegi empat ini, dapat digunakan sebagai acuan untuk simulasi yang lain.
4.1.2 Hasil simulasi crash pada crash box MAZDA CX5
Kurva hubungan beban – perpindahan hasil simulasi crash pada crash box MAZDA CX5, dengan menggunakan metode seperti yang dilakukan pada profil persegi empat di atas ditunjukkan pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Hasil simulasi crash pada crash box MAZDA CX5
0
Mekanisme perubahan bentuk crash box MAZDA CX5 selama simulasi crash, dapat dilihat pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3 Mekanisme perubahan bentuk crash box MAZDA CX5
Hasil perhitungan unjuk kerjanya, ditunjukkan pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Hasil simulasi crash pada crash box MAZDA CX5 Total Energi Beban
Puncak
Berdasarkan hasil simulasi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.2 dan Gambar 4.3. Sejak time step 0,002 s, struktur crash box MAZDA CX5 sudah mengalami lipatan. Fenomena ini berlanjut sampai time step 0,006 s, lipatan yang terjadi masih di sekitar groove, tetapi perubahan bentuk yang terjadi belum permanen. Hal ini menunjukkan groove merupakan penyebab awal dan pengarah terbentuknya lipatan pada struktur.
Beban puncak terjadi pada time step 0,006 s, dengan nilai 202,83 kN, saat itu crasher telah bergerak sejauh 58,94 mm. Saat itulah perubahan bentuk permanen mulai terjadi.
Penurunan gaya reaksi secara drastis terjadi setelah beban puncak. Gaya tersebut turun hingga mencapai nilai 126,83 kN, saat time step 0,01 s dan crusher telah bergerak sejauh 80 mm dari posisi awal. Jumlah lipatan yang terjadi di saat ini ada tiga, seperti terlihat pada Gambar 4.3.
Beban dari time step 0,01 s hingga 0,014 s relatif stabil di nilai 126,83 kN.
Beban kembali turun secara drastis dari time step 0,014 s hingga time step 0,02 s.
Beban reaksi menjadi 56,9 kN, nilai ini bertahan hingga time step 0,022 s.
Kecenderungan pola yang terjadi sama seperti sebelumnya, yakni terjadi penurunan beban secara signifikan berulang kembali pada time step 0,022 s hingga 0,026 s. Pola tersebut juga berulang kembali saat durasi 0,028 s hingga 0,030 s.
Jumlah lipatan semakin banyak, di samping itu ukuran lipatannya juga terlihat semakin besar tetapi modenya masih sama yaitu compact mode, seperti yang diuraikan di buku yang ditulis oleh Lu (2003) tentang mode kerusakan akibat beban crash pada bentuk reguler dan irregular.
Perubahan pola mulai terjadi pada time step 0,32 s, saat itu mulai terlihat peningkatan gaya reaksi secara signifikan. Hal tersebut menunjukkan dimulainya daerah compacting, yaitu daerah di mana struktur crash box sudah tidak mampu menyerap energi lagi sehingga struktur hanya mengalami pemampatan saja.
Berdasarkan perhitungan seperti pada lampiran 4, total energi yang mampu diserap oleh crash box MAZDA CX5 sebesar 5,91 kJ yang merupakan luas di bawah kurva hubungan beban – perpindahan pada daerah penyerapan energi seperti terlihat di Gambar 4.2. Beban rata - rata yang terjadi 108,78 kN, crash force efficiency (CFE) besarnya 0,54 dan specific energy absorption, SEA bernilai 21,53 kJ/kg.
4.1.3 Hasil pengujian dan simulasi crush pada crash box MAZDA CX5
Kurva hubungan beban - perpindahan hasil pengujian kuasi - statik crush pada crash box MAZDA CX5 dapat dilihat pada Gambar 4.4.
Gambar 4.4 Hasil pengujian kuasi - statik crush pada crash box MAZDA CX5
0 20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120
Beban, (KN)
Perpindahan, (mm)
Berdasarkan hasil pengujian tersebut, unjuk kerja crash box MAZDA CX5 dapat dilihat pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Unjuk kerja pengujian crush pada crash box MAZDA CX5 Total Energi Beban
Puncak (Peak Load)
Beban rata - rata (Average
Load)
Specific energy absorption
(SEA)
Crash Force Efficiency
(CFE)
(kJ) (kN) (kN) (kJ/kg)
6,50 76,00 51,32 23,63 0,68
Mekanisme kerusakannya dapat dilihat pada Gambar 4.5
Gambar 4.5 Mekanisme kerusakan crash box MAZDA CX5 akibat uji crush
Simulasi crush pada crash box MAZDA CX5 dilakukan dengan cara yang sama dengan saat simulasi ulang profil persegi empat sebelumnya. Perbedaannya hanya terletak pada bebannya. Simulasi crush ini menggunakan beban berupa perpindahan crusher sebesar 120 mm dengan laju 5 mm/min. Hasil kurva hubungan
beban – perpindahan simulasi crush pada crash box MAZDA CX5 ini ditunjukkan pada Gambar 4.6.
Gambar 4.6 Hasil simulasi crush pada crash box MAZDA CX5
Berdasarkan hasil simulasi tersebut, perhitungan unjuk kerja crash box MAZDA CX5 akibat beban crush dapat dilihat seperti pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4 Unjuk kerja simulasi crush pada crash box MAZDA CX5 Total Energi Beban
Puncak
Perbandingan hasil simulasi dan pengujian diperlukan untuk mengukur tingkat akurasi metode simulasi yang telah dilakukan. Perbandingan hasil pengujian dan simulasi crush pada crash box MAZDA CX5 pada penelitian ini, dapat dilihat pada Gambar 4.7.
Gambar 4.7 Perbandingan hasil simulasi dan pengujian akibat beban crush
Perbandingan unjuk kerja hasil simulasi dan pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.5
Tabel 4.5 Perbandingan unjuk kerja hasil pengujian dan simulasi Pengujian Simulasi Error
(%)
Posisi kritis kerusakan pada hasil simulasi dan pengujian, ditunjukkan pada Gambar 4.8.
Gambar 4.8 Posisi kritis kerusakan di hasil simulasi dan pengujian
Perbandingan kerusakan yang terjadi pada posisi kritis nomor 1 berdasarkan hasil pengujian dan simulasi dapat dilihat pada Gambar 4.9.
Pengujian Simulasi
Gambar 4.9 Kerusakaan pada posisi kitis nomor 1
0 20 40 60 80 100 120
0 20 40 60 80 100 120
Beban, (kN)
Perpindahan, (mm)
Simulation Experimental
1 3 5
2 4 6
Kerusakan pada posisi kritis nomor 2, seperti dapat dilihat pada Gambar 4.10.
Pengujian Simulasi
Gambar 4.10 Kerusakan pada posisi kritis nomor 2
Kerusakan pada posisi kritis nomor 3, seperti dapat dilihat pada Gambar 4.11.
Pengujian Simulasi
Gambar 4.11 Kerusakaan pada posisi kritis nomor 3
Kerusakan pada posisi kritis nomor 4, seperti dapat dilihat pada Gambar 4.12
Pengujian Simulasi
Gambar 4.12 Kerusakaan pada posisi kritis nomor 4
Kerusakan pada posisi kritis nomor 5, seperti dapat dilihat pada Gambar 4.13
Pengujian Simulasi
Gambar 4.13 Kerusakaan pada posisi kritis nomor 5
Kerusakan pada posisi kritis nomor 6, dapat dilihat pada Gambar 4.14.
Pandangan belakang
Pandangan samping
Pandangan belakang
Pandangan samping
Pengujian Simulasi
Gambar 4.14 Kerusakan pada posisi kritis nomor 6
Kesimpulan yang dapat ditarik (1) kerusakan yang terjadi dalam mode kompak, (2) perbandingan hasil simulasi dan pengujian hampir serupa, sehingga teknik simulasi yang digunakan valid untuk memprediksi kerusakan akibat beban crush maupun crash.