Simulasi Statik dan Dinamik Parking Bamper Redesain Menggunakan Software Ansys 12.0

SIMULASI STATIK DAN DINAMIK

PARKING BAMPER REDESAIN

MENGGUNAKAN SOFTWARE ANSYS 12.0

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi

Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

REYHAN ALMER

NIM. 070401001

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat, dan karunia-Nya yang senantiasa diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

Skripsi ini adalah salah satu syarat untuk dapat lulus menjadi Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul skripsi ini adalah “Simulasi Statik dan Dinamik Parking Bamper Redesain Menggunakan Software Ansys 12.0”. Dalam menyelesailan skipsi ini penulis mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih yang setulusnya kepada :

1. Kedua orang tua tercinta, Drs. Aljufri Abdi dan Dra. Yenni Darvina, M.Si kakanda Leinora Melissa, SE adinda Heyder Ahmed dan Kheyri Abdillah yang telah memberikan segala dukungan moril dan materil.

2. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya membimbing penulis hingga skripsi ini dapat terselesaikan.

4. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri dan Ir. Syahril Gultom, MT selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU.

5. Bapak Zulfikar, ST. MT dan semua rekan-rekan Tim Riset IFRC yang telah membantu dan sebagai tempat diskusi.

6. Bapak/Ibu staff pengajar dan pegawai Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU.

7. Teman-teman Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU stambuk 2007.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini belum sempurna, baik dari segi teknik maupun dari segi materi. Oleh sebab itu, demi kesempurnaan skripsi ini penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca.

Akhir kata, penulis berharap agar laporan ini bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan penulis sendiri pada khususnya.

Medan, Desember 2013

Penulis,

Reyhan Almer

ABSTRAK

Penelitian yang telah dilakukan terhadap desain parking bumper memperlihatkan bahwa desain terbaik berbentuk trapesium padat [2]. Namun dalam pengujian yang dilakukan [5] memperlihatkan bahwa desain trapesium padat masih memiliki kelemahan yaitu tidak mampu menahan kecepatan mobil diatas 20 km/jam saat menuju parkir. Bila kecepatan mobil saat parkir lebih tinggi maka akan menyebabkan parking bumper mengalami kerusakan. Oleh sebab itu perlu dilakukan modifikasi desain (redesain) untuk mendapatkan bentuk desain yang lebih maksimal.

Tujuan dari penelitian ini adalah melakukan pemodelan berupa redesain parking bumper dengan geometri trapesium sama sisi yang memiliki dimensi panjang 250 mm, lebar 200 mm, dan tinggi 130 mm. Selanjutnya meneliti hasil pengujian statik dan dinamik pada salah satu sisi miring melalui simulasi menggunakan program Ansys 12.0 Workbench sehingga diperoleh tegangan, regangan dan total deformasi. Berdasarkan uji statik ditentukan modulus elastisitas maksimum redesain parking bumper dan berdasarkan uji dinamik ditentukan gaya impak maksimum yang sanggup diterima parking bumper sesaat sebelum mengalami kerusakan. Terakhir membandingkan hasil penelitian yang dilakukan dengan penelitian sebelumnya [5].

DAFTAR ISI

2.4.3. Heterogeneity or Inhomogeneity ….……… 12

2.4.4. Isotropik ……….. 13

2.4.5. Anisotropik/ Orthotropik ……….. 13

2.5. Metode Elemen Hingga ... 13

2.6.1. Respon Mekanik Akibat Beban Tekan Statik ... 15

2.7 Simulasi Uji Dinamik Parking Bumper ... 18

2.7.1. Respon Mekanik Akibat Beban Dinamik... 18

BAB 3 Metode Penelitian ……….. 21

4.2 Geomerty Redesain Parking Bumper….……… 38

4.3 Simulasi Uji Tekan Statik pada Redesain Parking Bumper …… 39

4.4 Simulasi Uji Dinamik pada Redesain Parking Bumper ……….. 43

4.5 Perbandingan karakterisik redesain parking bumper dengan hasil penelitian sebelumnya……… 47

BAB 5 Kesimpulan Dan Saran ……… 48

5.1 Kesimpulan ……….……… 48

5.2 Saran ………. 49

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Gambar parking bumper……….. 8

Gambar 2.2. Penggunaan parking bumperpada saat parkir……….. 8

Gambar 2.3. Desain dasar dari penelitian………. 10

Gambar 2.4. Bentuk Desain hasil modifikasi………... 11

Gambar 2.5. Diagram uji tekan static ……….. 17

Gambar 3.1. Geometri redesain statik dan dinamik ……….. 21

Gambar 3.2. Bentuk spesimen dalam 3-dimensi ………. 25

Gambar 3.3. MESH spesimen dalam 3-dimensi ……….. 26

Gambar 3.4. Pemberian fixed support ………..… 26

Gambar 3.5. Pemberian Gaya……… 27

Gambar 3.6. Bagan alir simulasi static………. 28

Gambar 3.7. Bentuk spesimen dalam 3-dimensi……… 31

Gambar 3.8. MESH spesimen dalam 3-dimensi……… 33

Gambar 3.9. Pemberian fixed support………...… 33

Gambar 3.10. Pemberian Gaya……… 34

Gambar 3.11. Bagan alir simulasi uji Dinamik………..… 35

Gambar 3.12. Bagan alir penelitian ……… 36

Gambar 4.1. Gambar dua dimensi dari redesain parking bumper……… 38

Gambar 4.2. Gambar tiga dimensi dari redesain parking bumper……… 38

Gambar 4.3. Hasil simulasi tegangan dari pengujian tekan statik pada sisi miring parking bumper trapesium berongga berisi concrete dengan sisi miring berbentuk radius……… 40

Gambar 4.4. Hasil simulasi regangan dari pengujian tekan statik pada sisi miring parking bumper trapesium beronggaberisi concrete dengan sisi miring berbentuk radius………... 41

bumper trapesium berongga berisi concretedengan sisi miring

berbentuk radius……… 44

Gambar 4.7. Hasil simulasi regangan dari uji impak (von misses)pada sisi miring parking bumper trapesium berongga berisi concrete dengan sisi miring berbentuk radius……… 45 Gambar 4.8. Hasil simulasi total deformasi dari uji impak pada sisi miring

DAFTAR TABEL

ABSTRAK

Penelitian yang telah dilakukan terhadap desain parking bumper memperlihatkan bahwa desain terbaik berbentuk trapesium padat [2]. Namun dalam pengujian yang dilakukan [5] memperlihatkan bahwa desain trapesium padat masih memiliki kelemahan yaitu tidak mampu menahan kecepatan mobil diatas 20 km/jam saat menuju parkir. Bila kecepatan mobil saat parkir lebih tinggi maka akan menyebabkan parking bumper mengalami kerusakan. Oleh sebab itu perlu dilakukan modifikasi desain (redesain) untuk mendapatkan bentuk desain yang lebih maksimal.

Tujuan dari penelitian ini adalah melakukan pemodelan berupa redesain parking bumper dengan geometri trapesium sama sisi yang memiliki dimensi panjang 250 mm, lebar 200 mm, dan tinggi 130 mm. Selanjutnya meneliti hasil pengujian statik dan dinamik pada salah satu sisi miring melalui simulasi menggunakan program Ansys 12.0 Workbench sehingga diperoleh tegangan, regangan dan total deformasi. Berdasarkan uji statik ditentukan modulus elastisitas maksimum redesain parking bumper dan berdasarkan uji dinamik ditentukan gaya impak maksimum yang sanggup diterima parking bumper sesaat sebelum mengalami kerusakan. Terakhir membandingkan hasil penelitian yang dilakukan dengan penelitian sebelumnya [5].

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Budidaya kelapa sawit saat sekarang ini semakin meningkat baik dalam bentuk perkebunan rakyat maupun perkebunan besar. Hal ini dapat kita lihat dari banyaknya perkebunan yang menjadikan tanaman unggulannya berupa kelapa sawit. Kelapa sawit mempunyai nilai ekonomis yang tinggi dan proses perawatan yang tidak begitu rumit. Selain itu hasil panen bisa diperoleh dalam jangka waktu yang tidak begitu lama. Hasil panen ini akan diolah pada industri kelapa sawit.

Banyak penelitian ilmiah yang berhubungan dengan limbah TKKS yang telah dikerjakan sepertipembuatan papan partikel dengan perekat fenol formaldehyde [3], dan bahan baku kertas [4]. Selain itu serat TKKS juga telah digunakan sebagai bahan pembuat parking bumper [2 dan 5].

Dari penelitian terdahulu telah diteliti tentang respon parking bumper bahan komposit polymeric foam diperkuat TKKS akibat beban tekan statik dan dinamik oleh Zainal Arif [5]. Selain itu desain struktur dan pembuatan parking bumper dari bahan polymeric foamdiperkuat serat TKKS terhadap beban impak dan tekan dilakukan pula oleh Syukarni Ali [2]. Penelitian yang telah dilakukanSyukarni Ali [2] terhadap desain parking bumper memperlihatkan bahwa desain terbaik berbentuk trapesium padat. Namun dalam pengujian yang dilakukan Zainal Arif [5] memperlihatkan bahwa desain trapesium padat masih memiliki kelemahan yaitu tidak mampu menahan kecepatan mobil diatas 20 km/jam saat menuju parkir. Bila kecepatan mobil saat parkir lebih tinggi maka akan menyebabkan parking bumper mengalami kerusakan. Oleh sebab itu perlu dilakukan modifikasi desain untuk mendapatkan bentuk desain yang lebih maksimal.

radius.Tujuan pengisian rongga dengan concrete adalah untuk mengatasi kelemahan parking bumper yang bisa hanyut atau terapung jika berada dijalanan yang digenangi air. Selain itu bagian bawah yang licin akan mudah mengalami slip waktu digunakan. Dengan adanya bagian yang menggunakan semen beton, maka sebagian permukaan bawahnya akan lebih kasar sehingga tidak mudah slip waktu dikenai oleh roda kendaraan sewaktu kendaraan berhenti atau roda mengenai parking bumper.

Untuk menguji redesain dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu secara langsung dan secara simulasi. Pada penelitian ini pemodelan dan pengujian redesain dilakukan melalui simulasi numerik menggunakan Software Ansys 12.0. Pengujian yang akan dilakukan adalah melalui simulasi uji statik dan dinamik menggunakan Software Ansys 12.0 dengan program Ansys 12.0 Workbench.

Berdasarkan latar belakang di atas penulis akan melakukan penelitian dengan judul: Simulasi Statik dan Dinamik Parking Bumper Redesain Menggunakan Software Ansys 12.0 .

1.2. Rumusan Masalah

Biasanya parking bamper yang kita temukan di lapangan terbuat dari bahan beton yang langsung dibuat di lokasi parkir. Berdasarkan penemuan di lapangan dan penelitian yang telah ada tentang parking bamper ini, penulis berkeinginan melakukan modifikasi terhadap desain dari parking bamper dari bahan komposit polimer melalui pemodelan dan pengujian menggunakan program Ansys 12.0 .

Rumusan masalah dari penelitian ini adalah: Bagaimanakah hasil analisis pengujian simulasi statik dan dinamik menggunakan software Ansys 12.0 terhadap redesain parking bumper?

1.3. Tujuan 1.3.1. Tujuan Umum

Tujuan umum dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan desain parking bumper yang memiliki sifat yang lebih maksimal melalui simulasi uji statik dan dinamik dari redesain parking bumper dengan menggunakan software Ansys 12.0.

1.3.2. Tujuan Khusus

1. Membuat pemodelan berupa redesain parking bumper dengan geometry yang trapesium sama sisi yang memiliki dimensi panjang 250 mm, lebar 200 mm, dan tinggi 130 mm.

3. Meneliti hasil pengujian simulasi dinamik pada sisi miring redesain parking bumper yaitu berupa tegangan dan regangan maksimal, total deformasi, serta gaya impak maksimum yang sanggup diterima parking bumper sesaat sebelum mengalami kerusakan.

4. Membandingkan kemampuan parking bumper hasil redesain dengan hasil penelitian sebelumnya yaitu parking bumper berbentuk trapesium padat.

1.4. Batasan Masalah

Agar penelitian tidak melebar dari pembahasan utama, maka penulis dalam hal ini membatasi masalah sebagai berikut: (1). Pemodelan dan pengujian redesain parking bamper dilakukandengan simulasi statik dan dinamik menggunakan softwareAnsys 12.0 pada bagian sisi miring saja. (2). Ukuran spesimen yang dibuat adalah panjang 250 mm, lebar 200 mm, dan tinggi 130 mmdengan bentuk dasar trapesium sama sisi.

1.5. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah untuk: (1). Modifikasi desain parking bumper dari bahan komposit polimer menggunakan software Ansys 12.0 dapat dimanfaatkan oleh kalangan peneliti, industri dan masyarakat yang membutuhkannya. (2). Sebagai pengalaman bagi penulis dalam bidang penelitian. (3). Sebagai salah satu syarat dalam mendapatkan gelar Sarjana Teknik.

1.6. Sistematika Penulisan

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pendahuluan

Pada bab ini akan dijelaskan tentang studi literatur yang berkaitan denganredesain parking bumper bahan komposit polymeric foam diperkuat TKKS yang diuji menggunakan simulasi statik dan dinamik dengan Software Ansys 12.0. Secara singkat akan dijelaskan landasan teori tentang Parking Bumper, Redesain atau modifikasi desain Parking Bumper, geometri an defenisi fisik, metode elemen hingga, simulasi statik, dansimulasi dinamik parking bumper menggunakan Software Ansys 12.0, serta Analisa Gaya dan Energi Impak pada redesain yang dibuat.

2.2. Parking Bumper

Parking bumper adalah sebuah alat yang digunakan sebagai penahan roda kenderaan pada saat parkir. Parking bumper sering dijumpai pada lokasi perparkiran gedung perkantoran, pusat perbelanjaan atau supermarket, lokasi peristirahatan pada jalan tol dan lain-lain. Fungsi parking bumper adalah sebagai alat untuk memastikan kenderaan berhenti pada tempat yang telah ditentukan guna melindungi bangunan, trotoar, serta juga sebagai faktor keindahan pemandangan pada tempat parkir dengan susunan kenderaan yang teratur dan rapi

[5]. Contoh parking bumper yang ada dilokasi perparkiran dapat dilihat pada

Gambar 2.1. Gambar parking bumper

Gambar 2.1. memperlihatkan lokasi perparkiran untuk bangunan gedung. Tujuan penggunaan parking bumper di sini untuk menghindari terjadinya tabrakan dengan kendaraan lainpada saat kenderaan diparkir sehingga kecelakaan dilokasi parkir dapat dikurangi. Selain itu berfungsi menciptakan keteraturan lokasi parkir, sehingga pemilik kenderaan merasa nyaman saat meninggalkan kenderaan tersebut diparkiran [2]. Contoh penggunaan parking bumper pada sebuah kenderaan dalam posisi parkir terlihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Penggunaan parking bumperpada saat parkir.

Pada penelitian ini akan dilakukan redesain atau modifikasi terhadap desain parking bumper sebelumnya berdasarkan penelitian [2 dan 5]. Tujuannya adalah untuk mendapatkan desain yang lebih maksimal dalam pemakaiannya.

Desain produk adalah perubahan atau penggantian informasi yang mencirikan terhadap kebutuhan dan persyaratan sebuah produk untuk menjadi pengetahuan tentang produk tersebut. Desain sebuah produk dapat saja dimodifikasi sesuai dengan kebutuhan dan persyaratan yang diinginkan. Hal ini bertujuan untuk mendapatkan kualitas produk yang lebih baik sesuai keperluannya. Penggantian informasi ini bertujuan untuk menciptakan dan mengevaluasi produk sesuai dengan tujuan yang akan dicapai [6].

Suatu desain produk yang baik dapat menghasilkan pengembangan produk yang sukses. Jika suatu desain masih mengalami kelemahan maka dapat dilakukan redesain atau modifikasi terhadap desain awal yang telah ada. Perubahan atau modifikasi desain didasarkan pada kelebihan produk, praktis dalam pembuatan, biaya fabrikasi yang relatif lebih murah, dan pemasaran. Faktor kombinasi desain produk tersebut harus memenuhi persyaratan yang dibutuhkan pelanggan [7].

Dalam proses desain harus mengikuti prinsip dasar yang telah ada. Prinsip dasar proses desain [7] adalah sebagai berikut:

1. Untuk mengurangi pemakaian material. 2. Mendaur ulang (recycle).

3. Ketidak sesuaian dengan kebutuhan.

4. Untuk menghindari kerja ulang (re-work) terhadap produksi. 5. Untuk kebutuhan efisiensi dan kesesuaian terhadap standar.

Sedangkan tahapan proses harus sesuai dengan ketentuan yang baku.

1. Mengidentifikasi kebutuhan, atau bisa diartikan sebagai gambaran dan pernyataan masalah yang samar-samar untuk dikembangkan dari sebuah informasi.

2. Mengindentifikasi dan memahami masalah, selanjutnya memulai tujuan.

3. Memahami konsep asli.

4. Menciptakan spesifikasi tugas yang terperinci dan membuat batasan masalah.

5. Membuat sebanyak mungkin alternatif pendekatan desain, umumnya pada tahapan ini menentukan nilai dan kualitas.

6. Penyelesaian tahap-tahap sebelumnya selanjutnya menganalisa lalu menentukan diterima, ditolak ataupun dimodifikasi/desain ulang. Lalu ditetapkan solusi yang dipilih.

7. Penentuan desain yang dipilih atau diterima.

8. Pengerjaan detail yaitu pembuatan gambar teknik, identifikasi penyuplai (vendor) serta membuat spesifikasi manufaktur, dan lain-lain.

9. Merealisasi desain dengan membuat prototipe. 10.Menentukan kuantitas produksi.

Sesuai dengan kutipan di atas, maka dalam penelitian ini yang akan dilakukan adalah redesain atau modifikasi desain dengan tujuan mendapatkan desain yang memiliki karakteristik yang lebih dari penelitian sebelumnya.

Bentuk dasar dari Parking bumper yang dimodifikasi adalah trapesium padat. Bentuk desain dasar yang dikembangkan dapat dilihat pada Gambar 2.3.

Gambar 2.3. Desain dasar dari penelitian

bentuk radius sesuai dengan ban mobil yang akan mengenainya. Redesain ini selanjutnya disebut trapesium berongga yang diisi concrete dengan sisi miring berbentuk radius. Dasar dari perubahan yang dilakukan adalah untuk mendapatkan parking bumper yang memiliki kekuatan lebih kuat dari parking bumper desain sebelumnya. Tujuan modifikasi adalah untuk mendapatkan bentuk yang lebih bagus dan yang memiliki kekuatan lebih kuat.

Bentuk redesain yang dilakukan dapat dilihat pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4. Bentuk Desain hasil modifikasi

Pada Gambar 2.4 diperlihatkan perubahan desain dari trapesium padat menjadi trapesium berongga. Rongga tersebut diisi dengan bahan semen beton (concrete).Ukuran yang dibuat adalahpanjang 250 mm, lebar 200 mm, dan tinggi 130 mm. Selain itu pada bagian miring parking bumper yang langsung dikenai roda kendaraan, dibuat melengkung seperti radius roda yang akan menempel. Hal ini bertujuan agar saat parkir roda kendaraan benar-benar tertahan oleh parking bumper.

Geometri dan definisi fisik yang dimaksud di sini adalah jenis material, homogeneity, heterogeneity atau inhomogeneity,isotropik, dan anisotropik. Pada bagian berikut akan dibahas secara ringkas.

2.4.1. Jenis Material

Jenis material tergantung pada jumlah penyusun atau fasa. Suatu material dapat disebut satu fasa (single phase), dua fasa (two phase), tiga fasa (three phase) dan multi fasa (multi phase). Perbedaan fasa dalam struktur komposit memiliki fisik dan sifat mekanik berbeda serta karakteristik dimensi jauh lebih besar dari molekul atau dimensi butir [8].

2.4.2.Homogeneity

Sebuah material dikatakan homogen jika sifat-sifatnya adalah sama pada setiap titik atau tidak tergantung pada lokasi. Konsep homogeneity dikaitkan dengan sebuah skala atau karakteristik volume dan definisi dari sifat-sifat yang terkait. Material dapat lebih homogen atau kurang homogen. Jika ada variabilitas rendah dari titik ke titik dalam skala makroskopik, material tersebut digolongkan pada quasi homogeneous.

2.4.3. Heterogeneity or Inhomogeneity

Suatu material dikatakan heterogen atau tidak homogen jika sifat-sifatnya beragam dari titik ke titik. Sama seperti kasus diatas, konsep heterogeneity dikaitkan dengan karakteristik volume. Jika skala mengalami kekurangan, suatu material dapat digolongkan homogen, quasi homogen atau heterogen.

Banyak sifat material, seperti kekakuan, kekuatan, ekspansi termal, dan konduktifitas termal yang dihubungkan dengan sebuah arah atau sumbu. Suatu material katakan isotropik ketika sifat-sifatnya sama ke semua arah atau tidak tergantung pada orientasi sumbu referensi.

2.4.5. Anisotropik/Orthotropik

Suatu material dikatakan anisotropik ketika sifat-sifatnya pada tiap titik berbeda dengan arah atau tergantung pada sumbu orientasi referensi. Jika sifat-sifat material sepanjang arah adalah sama seperti sepanjang sebuah arah simetri dengan sebuah bidang, bidang tersebut didefinisikan sebagai bidang material simetri (plane of material symmetric). Sebuah material boleh memiliki nol, satu, dua, tiga, atau tak terhingga dari bidang simetri material melalui satu titik. Suatu material tidak memiliki bidang simetri disebut general anisotropic.

Pada relevansi khusus dari komposit material adalah orthotropik material, yakni material-material memiliki lebih kurang tiga bidang simetri yang sama. 2.5. Metode Elemen Hingga

Dalam persoalan-persoalan yang menyangkut geometri yang rumit, seperti persoalan pembebanan terhadap struktur yang komplek, pada umumnya sulit dipecahkan melalui analisa matematika. Hal ini disebabkan karena analisa matematika memerlukan besaran atau harga yang harus diketahui pada setiap titik pada struktur yang dikaji [9].

Penyelesaian analisis dari suatu persamaan differensial suatu geometri yang komplek, pembebanan yang rumit, tidaklah mudah diperoleh. Formulasi dari metode elemen hingga dapat digunakan untuk mengatasi permasalahan ini. Metode ini akan mengadakan pendekatan terhadap harga-harga yang tidak diketahui setiap titik secara diskrit. Mulai dengan redesain dari suatu benda dengan membagi-bagi dalam bagian yang kecil yang secara keseluruhan masih mempunyai sifat yang sama dengan benda yang utuh sebelum terbagi dalam bagian yang kecil (diskrisasi).

2.6. Simulasi Uji Statik parking bumper.

Simulasi statik adalah simulasi yang meliputi pengujian dengan cara uji tekan. Pada penelitian ini simulasi statik akan dilakukan untuk pengujian uji tekan terhadap parking bumper. Simulasi statik parking bumper yang akan dilakukan menggunakan Software Ansys 12.0. Simulasi uji statik menggunakan Software Ansys 12.0 yang akan dilakukan pada penelitian ini adalahuji tekan pada sisi miring redesain parking bumper.

menggunakan Software Ansys 12.0 akan memperlihatkan perubahan yang terjadi pada redesain parking bumper tersebut.

Tujuan simulasi statik parking bumper disini untuk mengetahui nilai tegangan maksimum, regangan maksimum, dan nilai total deformasipada parking bumper. Selain itu pada simulasi statik ini dapat juga mengetahui dimana posisi titik maksimum dari tegangan, regangan, dan total deformasi parking bumper. 2.6.1. Respon Mekanik Akibat Beban Tekan Statik

Pada umumnya material komposit dibentuk dalam dua jenis fasa, yaitu fasa matriks dan fasa penguat. Fasa matriks adalah material dengan fasa kontinu yang selalu tidak kaku dan lemah. Sedangkan fasa penguat selalu lebih kaku dan kuat, tetapi lebih rapuh. Penggabungan kedua fasa tersebut yang dilakukan secara makroscopik menghasilkan material yang dapat mendistribusikan beban yang diterima disepanjang penguat, sehingga material menjadi lebih tahan terhadap pengaruh beban tersebut [10].

Penguat pada umumnya dalam bentuk serat-serat, rajutan, serpihan, dan partikel, yang dicampurkan kedalam fasa matriks. Penguat merupakan fasa diskontinu yang selalu lebih kuat dan kaku daripada matriks dan merupakan kemampuan utama material komposit dalam menahan beban [10].

regangan, retak, patah, dan lain-lainnya. Respon yang dihasilkan dapat memberikan informasi mengenai sifat dan kerakteristik suatu material tersebut.

Penyelidikan respon dinamik suatu material atau struktur merupakan rangkaian kegiatan dalam mempelajari perubahan bentuk dan kerusakan akibat pembebanan tertentu. Kegiatan tersebut merupakan tindakan dasar untuk menanggulangi terjadinya kegagalan material dalam aplikasi teknik. Salah satu kegiatan yang paling dasar adalah melakukan pengujian dengan pembebanan tertentu terhadap sejumlah sampel. Setelah respon material secara kualitatif diperoleh dari hasil pengujian atau data yang tersedia, maka kesempatan untuk berhasil dalam mendesain suatu struktur tertentu dapat dievaluasi [11]. Respon dinamik material disebabkan beberapa faktor bukan hanya dibatasi dengan tekanan statik dan dinamik saja melainkan tingkat kapasitas pembebanan segala arah dan beberapa impuls kondisi pembebanan [12].

Untuk kekakuan dan kegetasan suatu bahan dapat diketahui melalui uji tekan statik. Secara skematis, pengujian beban tekan statik diilustrasikan pada Gambar 2.5.

Gambar 2.5. Diagram uji tekan statik

Δℓ

ℓ

Nilai modulus elastisitas bahan dapat diketahui melalui slope garis elastis linear. Sehingga secara matematis, nilai modulus elastisitas akibat beban statik dapat ditulis dengan menggunakan persamaan (2.1) [18].

� = �

�… … … . … … … (2.1)

dimana:

E = Modulus elastisitas (Pa).

σ = Tegangan normal (Pa).

ε = Regangan.

Tegangan normal akibat beban tekan aksial dapat ditentukan dengan persamaan (2.2).

�= �

�… … … . … (2.2)

dimana:

F = Beban tekan (N).

A = Luas penampang yang dikenai beban tekan (m2).

Regangan akibat beban statik tekan tersebut diperoleh dengan persamaan (2.3).

� = �ℓ

ℓ … . … … … (2.3)

dimana:

Δℓ = perubahan panjang yang terjadi (m).

Dengan mensubsitusi persamaan (2.2) dan (2.3). ke persamaan (2.1), maka

2.7. Simulasi Uji DinamikParking bumper.

Simulasi dinamik adalah simulasi yang menggunakan pengujian impak jatuh bebas. Pada penelitian ini simulasi dinamik akan dilakukan untuk pengujian uji impak jatuh bebas terhadap parking bumpermenggunakan SoftwareAnsys 12.0.Simulasi uji dinamik parking bumper pada penelitian ini yang akan dilakukan adalah uji impak jatuh bebas pada sisi miring redesainparking bumper. Dari uji impak akan dilihat perubahan yang terjadi pada redesainparking bumpertersebut.

Tujuan simulasi dinamikparking bumper disini untuk mengetahui nilai tegangan maksimum, nilai regangan maksimum, dan nilai total deformasi pada parking bumper. Selain itu pada simulasi dinamik ini dapat juga mengetahui dimana posisi titik maksimum dari tegangan, regangan, dan total deformasi parking bumper.

2.7.1. Respon Mekanik Akibat Beban dinamik.

Gaya impak dapat diperoleh dengan mensubstitusi persamaan momentum p = m.v……….(2.5)

dengan persamaan impuls

Jika perubahan momentum sama dengan impuls atau

I =p………..(2.7) Maka besar nilai gaya dapat dinyatakan dengan persamaan

� = � .�

� … … … . … . . … (2.8)

Energi didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan usaha/kerja. Hukum kekekalan energi menjelaskan bahwa energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan. Salah satu bentuk energi mekanik adalah energi kinetik dan energi potensial. Energi kinetik (Ek) adalah energi yang dimiliki oleh benda berdasarkan gerakan benda. Nilai energi kinetik dapat dihitung dari pergerakan awal benda dari kecepatan awal (vo) ke kecepatan perubahan benda (v1), yang ditentukan dengan persamaan (2.9).

Ek = energi kinetik (joule). m = massa benda (kg). v = kecepatan benda (m/s).

Energi potensial (Ep) adalah energi yang dimiliki oleh benda berdasarkan kedudukan (ketinggian). besarnya energi potensial dapat dihitung dengan persamaan (2.33).

dimana

Ep = energi potensial (joule). m = massa benda (kg).

g = gaya gravitasi benda (m/s2). H = kedudukan/ketinggian benda (m).

METODE PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 3.1.1. Tempat Penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium Teknik mesin Fakultas Teknik USU dengan kegiatan seperti diuraikan pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1. Tempat dan aktivitas penelitian

No. Aktifitas Tempat Penelitian Keterangan

1. Simulasi statik dan dinamik

International Center for Science, Technology, & Art (IC STAR).

Software Ansys 12.0 Workbench

3.1.2. Waktu Penelitian

Waktu pelaksanaa penelitian ini mulai dilaksanakan pada bulan September 2012 setelah persetujuan proposal penelitian hingga Februari 2013. 3.2. Geometry.

Struktur parking bumper yang dijadikan sebagai pemodelan dalam simulasi statik dan dinamik seperti yang diilustrasikan pada gambar 3.1.

Redesain pada Gambar 3.1 digunakan untuk pengujian statik dan dinamik sisi miring parking bamper.Ukuran yang dibuat adalah panjang 250 mm, lebar 200 mm, dan tinggi 130 mm.Desain trapesium padat dimodifikasi menjadi trapesium berongga di mana rongga tersebut diisi dengan material semen beton (concrete). Modifikasi lain adalah pada bentuk sisi miring yang datar dirubah menjadi radius dengan bentuk radius sesuai dengan ban mobil yang akan mengenainya. Redesain ini selanjutnya disebut trapesium berongga yang diisi concrete dengan sisi miring berbentuk radius, Panjang busurnya 120 mm sehingga luas daerah yang dikenai gaya pada redesain yang dibuat adalah 0,03 m2. Adapun software yang digunakan dalam simulasi adalah ANSYS 12 Workbench dengan basis Metode Elemen Hingga (MEH).

3.3. Simulasi Statik menggunakan Software Ansys 12.0

Langkah simulasi statik dengan menggunakan program Ansys Workbench dapat dilakukan dalam 3 golongan proses pengerjaan yaitu: Preprocessing, Solution, Post Processing. Untuk penjelasan langkah demi langkah lebih lanjut akan diuraikan sebagai berikut :

1. Ansys Workbench

Aktifkan menu Ansys Workbench dengan klik icon Ansys Workbench

pada program Ansys. Select Static Structural (Ansys) dari toolbox, dan double klik Static Structural

pada project name dan beri judul sesuai dengan apa yang akan disimulasikan. Dalam simulasi ini diberi nama simulasi parking bamper

dengan uji statik .

2. Engineering Data

Engineering data material dapat diedit sesuai dengan masukan data yang kita inginkan dengan double klik pada Engineering Data

atau dengan klik kanan pada bagian engineering data dan select edit. Dalam mengisi spesifikasi engineering data material double klik pada “click here to add a new

material dan tulis nama material barunya

seperti ini . Pada toolbox sebelah kiri,

double klik pada Physical Properties ,

kemudian double klik pada density lalu isikan nilai density materialnya

seperti berikut ini . Selanjutnya pada

toolbox sebelah kiri, double klik pada Linear Elastik, dan double klik

pada Isotropic Elasticity dan isikan nilai modulus elastisitas dan poisson rationya. Pilih material kedua yang diinginkan, pada penelitian ini redesain menggunakan dua material

semua data diisi lalu beri tanda “√” dengan klik pada kolom E lalu Save. Setelah itu klik Icon “Return to Project” pada main menu

. 3. Ansys Design Modeler

Edit “Geometry” pada schematic project dengan double klik pada

Geometry icon atau dengan klik

kanan pada Geometry icon dan pilih edit.

Untuk tahap awal buatlah sketsa dalam dua dimensi dan select “XY

Plane” dari tiga outline pilihan dan klik icon pada toolbar di atas.

Klik “New Sketch” icon pada toolbar. Select Sketching Tab untuk menggambarkan bentuk design project yang akan dianalisa dengan menggunakan fasilitas tersebut. Dalam penelitian ini sketching tab yang digunakan adalah “line”. Kemudian line tersebut dihubungkan satu dengan line lainnya sehingga membentuk spesimen project parking bumper sesuai dengan ukuran yang diinginkan dengan menggunakan icon Dimension dan lalu pilih Edit pada Sketching Toolboxes. Setelah

itu Klik icon Generate pada pada modeling Tab. Untuk membuat bentuk spesimen project dalam 3 dimensi kita dapat

. Selanjutnya klik Generate . Lalu close window modeler.

Bentuk spesimen project tiga dimensi dapat dilihat pada gambar 3.2.

Gambar 3.2. Bentuk spesimen dalam 3-dimensi

4. Ansys Mechanical

Masuk ke Ansys mechanical dengan cara double klik pada “model”

pada project schematic . Untuk memilih

data material, pilih selecting data dari “outline” three view

, pilih created solid dan pilih material yang

diinginkan dari “Detail of solid” window . Selanjutnya menentukan spesifikasi ukuran elemen dengan cara pilih Mesh dari “outline” tree view, lalu klik kanan pada Mesh dan pilih

adalah Generate Mesh dengan cara klik Generate Mesh pada toolbar. Model yang telah di MESH dapat diihat Gambar 3.3. Langkah selanjutnya adalah penetuan kondisi batas atau “Boundary Conditon”. Hal ini dapat dilakukan dengan klik kanan Static Structural pada

“outline” tree view pilih insert , klik pixed support dan klik pada bidang sisi bawah spesimen project seperti pada gambar 3.4.

Gambar 3.3. MESH spesimen dalam 3-dimensi

Gambar 3.4. Pemberian fixed support

diinginkan pada magnitude “details of force”.

Gambar 3.5. Pemberian Gaya

5. Ansys Solver

Langkah selanjutnya adalah klik solver icon pada toolbar . 6. Ansys Post-Processor

Langkah selanjutnya adalah melihat besarnya deformasi yang terjadi pada spesimen project dengan klik kanan Solution “outline” tree

viewinsert pilih Deformation .

Untuk mengetahui besar tegangan dan regangan yang terjadi dapat dilakukan juga dengan langkah klik kanan Solution “outline” tree viewinsert pilih Stress pilih equivalent Von Misses

setelah itu lakukan kembali klik kanan Solution “outline” tree viewinsert pilih Strain pilih equivalent

Von Misses .

Setelah memilih solve berarti keseluruhan pengerjaan analisa statik dengan software ANSYS telah selesai, pada tahap ini tentunya akan memakan waktu yang relatif lama oleh computer untuk melakukan komputasi perhitungan secara Finite Elemen Method (FEM).

8. Selesai.

3.3.1. Bagan Alir Simulasi Statik

Bagan alir simulasi statik dapat dilihat pada gambar 3.6.

Gambar 3.6. Bagan alir simulasi statik

3.4. Simulasi Dinamik menggunakan Software Ansys 12.0

Langkah simulasi dinamik dengan menggunakan program Ansys Workbench tidak jauh berbeda dengan simulasi statik, dapat dilakukan dalam 3 golongan proses pengerjaan yaitu: Preprocessing, Solution, Post Processing. Untuk penjelasan langkah lebih lanjut sebagai berikut :

Ansys

Stess, Strain, dan Total deformation Pemberian Gaya/ Force

1. Ansys Workbench

Aktifkan menu Ansys Workbench dengan klik icon Ansys Workbench

pada program Ansys. Select Dinamic Structural (Ansys) dari

toolbox, dan double klik Dinamic Structural pada

icon tersebut, lalu double klik pada project name dan beri judul sesuai dengan apa yang akan disimulasikan. Dalam simulasi ini diberi nama

simulasi parking bamper dengan uji dinamik . 2. Engineering Data

Engineering data material dapat diedit sesuai dengan masukan data yang kita inginkan dengan double klik pada Engineering Data

atau dengan klik kanan pada bagian engineering data dan select edit.Dalam mengisi spesifikasi engineering data material double klik pada “click here to add a new

material dan tulis nama material

barunya seperti ini . Pada toolbox

sebelah kiri, double klik pada Physical Properties

. Selanjutnya pada toolbox sebelah kiri, double klik pada Linear Elastik, dan double klik pada

Isotropic Elasticity dan isikan

juga nilai modulus elastisitas dan poisson rationya. Pilih material kedua yang diinginkan, pada penelitian ini redesain menggunakan dua material yaitu TKKS dan semen beton (concrete).

Setelah semua data diisi lalu beri tanda “√” dengan klik pada kolom E lalu Save. Setelah itu klik Icon “Return to

Project” pada main menu . 3. Ansys Design Modeler

Edit “Geometry” pada schematic project dengan double klik pada

Geometry icon atau dengan klik kanan pada Geometry icon dan pilih edit.

Untuk tahap awal buatlah sketsa dalam dua dimensi dan select “XY

Plane” dari tiga outline pilihan dan klik icon pada toolbar di atas.

satu dengan line lainnya sehingga membentuk spesimen projectparking bumper sesuai dengan ukuran yang diinginkan dengan menggunakan icon Dimension dan lalu pilih Edit pada Sketching Toolboxes. Setelah

itu Klik icon Generate pada pada modeling Tab. Untuk membuat bentuk spesimen project dalam 3 dimensi kita dapat

menggunakan fasilitas extrude pada Modeling Tab untuk menambahkan ukuran geometrinya. Kemudian muncul “Details Views” lalu masukkan nilai kedalaman atau “depth view”

. Selanjutnya klik Generate.

. Lalu close window modeler. Simulasi dinamik ini pada geometry kita membuat alat uji impak yang digunakan.

Bentuk spesimen project tiga dimensi dapat dilihat pada gambar 3.7.

4. Ansys Mechanical

Masuk ke Ansys mechanical dengan cara double klik pada “model”

pada project schematic . Untuk memilih

data material, pilih selecting data dari “outline” three view

, pilih created solid dan pilih material yang

diinginkan dari “Detail of solid” window .

Kemudian lakukan review contact default ,

untuk mengkoneksikan sketch. Langkah selanjutnya, menentukan spesifikasi ukuran elemen dengan cara pilih Mesh dari “outline” tree view,lalu klik kanan pada Mesh dan pilih

“outline” tree view pilih insert , klik pixed support dan klik pada bidang sisi bawah spesimen project seperti pada gambar 3.8.

Gambar 3.8. MESH spesimen dalam 3-dimensi

Gambar 3.9. Pemberian fixed support

Langkah selanjutnya adalah pemberian Gaya pada spesimen project dengan klik kanan initian condition pada “outline” tree view, pilih insert dan klik velocity dan klik pada bidang sisi miring spesimen project seperti pada gambar 3.10. dan masukkan nilai gaya yang

diinginkan pada magnitude “details of

Gambar 3.10. Pemberian Gaya 5. Ansys Solver

Langkah selanjutnya adalah klik solver icon pada toolbar . 6. Ansys Post-Processor

Langkah selanjutnya adalah melihat besarnya deformasi yang terjadi pada spesimen project dengan klik kanan Solution “outline” tree

viewinsert pilih Deformation .

Untuk mengetahui besar tegangan dan regangan yang terjadi dapat dilakukan juga dengan langkah klik kanan Solution “outline” tree viewinsert pilih Stress pilih equivalent Von Misses

setelah itu lakukan kembali klik kanan Solution “outline” tree viewinsert pilih Strain pilih equivalent

Von Misses .

7. Klik Solve .

memakan waktu yang relatif lama oleh computer untuk melakukan komputasi perhitungan secara Finite Elemen Method (FEM).

8. Selesai.

3.4.1. Bagan Alir Simulasi Dinamik

Bagan alir simulasi dinamik dapat dilihat pada gambar 3.11.

Gambar 3.11. Bagan alir simulasi uji Dinamik

3.5. Bagan Alir Penelitian

Bagan alir dari pelaksanaan penelitian dapat dilihat pada gambar 3.12. Ansys

Workbench

dinamic Structural Engineering Data Return to Project

Sketch

Generate Geometry

Model Generate

Extrude

Solid

Vixed Support Mesh

Stess, Strain, dan Total deformation Pemberian Gaya/ Force

Gambar 3.12. Bagan alir penelitian Mulai

Penulisan Proposal

Simulasi Numerik ANSYS (Dinamik) Simulasi Numerik

ANSYS (Statik)

Hasil

Kesimpulan

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Pendahuluan

Pada bab ini akan dibahas tentang data-data yang diperoleh dari hasil penelitian redesain atau modifikasi desain parking bumper dari bahan komposit menggunakan software Ansys 12.0. Modifikasi desain parking bumper yang dilakukan adalah dari trapesium padat [5] menjadi trapesium berongga di mana bagian rongga tersebut diisi dengan material semen beton (concrete.) Modifikasi lainnya dilakukan terhadap sisi miring yang dirubah berbentuk radius.Redesain ini diberi istilah trapesium berongga yang diisi concrete dengan sisi miring radius. Dimensi trapesium yang dibuat adalah panjang 250 mm, lebar 200 mm dan tinggi 130 mm.

Pengujian terhadap desain dilakukan dengan simulasi menggunakan program Ansys 12.0 Workbench. Simulasi yang dilakukan adalah berupa uji tekan statik dan dinamik terhadap sisi miringnya. Besarnya tegangan yang diterapkan pada simulasi uji statik pada sisi miring didasari oleh penelitian sebelumnya yaitu tegangan rata-rata pada uji statik sisi miring 2500 MPa. Tujuannya adalah untuk mendapatkan distribusi tegangan, regangan dan total deformasi dari desain yang dibuat.

Untuk simulasi uji dinamik digunakan uji impak jatuh bebas. Penelitian sebelumnya yang dilakukan terhadap redesain yang sama, kecepatannya jatuh

bebasnya 8,28 � �⁄ = 29,6 ���_���. Harga ini diperoleh karena adanya

dinamik melalui uji impak digunakan kecepatan lebih tinggi yaitu 10 m/s. Tujuannya untuk melihat respon dari redesain yang dibuat, apakah dengan kecepatan 10 m/s yang bersesuaian dengan 36 km/jam redesain yang dibuat masih sanggup bertahan.

4.2. Geometri redesain parking bumper

Geometri dasar dari parking bumper yang diteliti adalah berbentuk trapesium padat [5]. Redesain yang dilakukan adalah berupa trapesium berongga di mana bagian rongga diisi dengan material semen beton (concrete) dan sisi miring berbentuk radius. Dimensi dari redesain yaitu panjang 250 mm, lebar 200 mm, dan tinggi 130 mm.Gambar dua dimensi dari redesain trapesium berongga yang diisi dengan concrete dengan sisi miring radius dapat dilihat pada Gambar 4.1 dan gambar tiga dimensinya pada Gambar 4.2.

Gambar 4.1. Gambar dua dimensi dari redesain parking bumper

trapesium berongga yang berisi concrete dengan sisi miring berbentuk radius.

Gambar 4.2. Gambar tiga dimensi dari redesain parking bumper

Pada gambar 4.1 dan 4.2 terlihat bahwa bahan pembuat redesain parking bumper terdiri dari 2 jenis atau 2 fase yaitu komposit polimer sebagai bahan dasar trapesium berongga, dan concrete untuk mengisi rongganya. Tujuan pemberian concrete adalah agar rongga tidak kosong dan parking bumper semakin berat sehingga tidak mengapung bila berada dijalanan yang digenangi air. Selain itu diharapkan parking bumper hasil redesain memiliki kekuatan dan kualitas yang lebih baik. Dengan adanya bagian semen beton pada permukaan bawah akan menyebabkan permuaan gesek lebih kasar sehingga tidak mudah slip. Sedangkan bentuk permukaan miring yang langsung bersentuhan dengan ban mobil dimodifikasi berupa radius. Diharapkan sisi miring berbentk ridius dapat menahan ban mobil yang berhenti secara tiba-tiba dengan kecepatan tinggi seperti pada jalan mendaki, sehingga ban mobil tidak mudah slip atau naik melewati parking bumper.

4.3. Simulasi uji tekan statik pada redesain parking bumper

Hasil uji tekan statik yang diperoleh dari simulasi menggunakan program Ansys 12.0 Workbench adalah berupa respon dari specimen dalam bentuk tegangan, regangan dan total deformasi. Tegangan yaitu gaya persatuan luas permukaan. Regangan yaitu perbandingan perubahan panjang terhadap panjang awal. Total deformasi yang dialami spesimen adalah perubahan bentuk spesimen saat dikenai gaya.

Mpa dan tegangan maksimum 8.884,2 MPa. Adapun besar regangan rata-rata 0.62812 m/m dan regangan maksimum yang diperoleh dari simulasi ialah 0,80765 m/m. Sedangkan total deformasi rata-rata yang diperoleh dari simulasi adalah 0,034563 m dan total deformasi maksimum adalah 0,044438 m.

Distribusi tegangan, regangan dan total deformasi dapat dilihat pada Gambar 4.3, 4.4 dan 4.5. Pada bagian berikut akan diperlihatkan distribusi tegangan dari simulasi uji statik yang dilakukan terhadap sisi miring parking bumper.

Gambar 4.3. Hasil simulasi tegangan dari pengujian tekan statik pada sisi miring parking bumper trapesium berongga berisi concrete dengan sisi

miring berbentuk radius.

Besar tegangan maksimum yang terjadi adalah 8884,2 MPa. Bila dibandingkan dengan tegangan maksimum parking bumper berbentuk trapesium padat dari penelitian sebelumnya [5] yaitu 1,167 Mpa maka tegangan maksimum dari redesain yang dilakukan berupa parking bumper trapesium berongga dengan rongga berisi concrete memiliki desain yang lebih kuat karena tegangan maksimumnya lebih besar. Ini berarti diperlukan gaya yang lebih besar untuk merusaknya. Dengan arti kata kemampuan desain parking bumper yang dibuat untuk menahan beban sebelum mengalami perpatahan atau kerusakan lebih besar dari bentuk trapesium komposit yang padu untuk dimensi yang sama. Hal ini disebabkan karena adanya concrete yang meredam tegangan yang terjadi.

Bentuk distribusi regangan dapat dilihat pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4. Hasil simulasi regangan dari pengujian tekan statik pada sisi miring parking bumper trapesium beronggaberisi concretedengan sisi miring

berbentuk radius.

Akibatnya daerah disekitar concrete memiliki perbedaan regangan yang cukup besar sehingga bahan pengisi concrete dapat terpisah dari kompositnya.

Regangan maksimum yang dialami specimen sebelum patah adalah 0,80765 m/m. Jika dibandingkan dengan regangan maksimum penelitian parking bumper berbentuk trapesium padat [5] yaitu 0,026 m/m terlihat bahwa harga regangan maksimum trapesium berongga yang diisi concrete lebih besar, hal ini disebabkan oleh pemberian beban tekan yang besar pula.

Selanjutnya pada gambar berikut akan diperlihatkan hasil simulasi total deformasi yang telah dilakukan.

Gambar 4.5. Hasil simulasi total deformasi dari pengujian tekan statik pada sisi miring parking bumper trapesium beronggaberisi concretedengan

sisi miring berbentuk radius.

Dengan adanya rongga ini maka merupakan kelemahan yang harus diatasi melalui penelitian lain.

Jika harga tegangan maksimum yaitu 8.884,2 MPa dan regangan maksimum yang diperoleh melalui simulasi sebesar 0,80765 m/m, maka dapat dihitung modulus elastisas maksimum dari parking bumper trapesium berongga yang diisi concrete dengan sisi miring radius menggunakan persamaan (2.1)� =

�

�. Besarnya modulus elastisitas maksimum redesain parking bumper adalah 11.000 MPa. Harga elestisitas ini memperlihatkan bahwa gaya maksimum yang dapat diterima sesaat sebelum rusak oleh parking bumper seluas 1m2 pada saat tepat mengalami kerusakan adalah sebesar 1.100 MN atau setara dengan beban 110 Mkg atau 110.000 ton. Berarti untuk parking bumper hasil redesain seluas 1 m2dapat menahan beban maksimum dengan bobot maksimum 110.000 ton. Karena parking bumper yang dibuat hanya mempunyai luas bidang tekan 0,03 m2, maka kemampuan menahan gaya maksimum sebesar 33.000 kN yang setara dengan beban maksimum saat akan hancur adalah 3.367 ton. Ini merupakan bobot yang cocok bagi kendaraan berat.

4.4. Simulasi uji dinamik pada redesain parking bumper.

redesain yang dibuat untuk harga rata-rata adalah 0,0030385 m, dan total deformasi maksimum adalah 0,0054693 m.

Untuk mengetahui distribusi tegangan, regangan dan total deformasi yang terjadi akibat beban impak pada salah satu sisi miring trapesium berongga dapat disimulasikan dengan menggunakan program Ansys 12.0 Workbench. Hasil pengujian impak pada salah satu sisi miring dapat dilihat pada gambar 4.6, 4.7, dan 4.8.

Gambar 4.6. Hasil simulasi tegangan dari uji impak pada sisi miring parking bumper trapesium berongga berisi concretedengan sisi miring

berbentuk radius.

Hasil simulasi dinamik menggunakan softwareAnsys 12.0 menggunakan gaya impak jatuh bebas dengan kecepatan sebesar 10 m/s yang setara dengan kecepatan mobil saat mau parkir sebasar 36 km/jam, menunjukkanbahwa tegangan rata-rata 18,957 Mpa dan tegangan maksimum adalah 34,122 MPa.

mana arah datangnya tekanan. Dari Gambar 4.6 tidak terjadi kerusakan pada parking bumper akibat adanya gaya impak yang diterimanya. Dari simulasi yang dilakukan terhadap redesain parking bumper yang dibuat dapat disimpulkan bahwa bentuk trapesium berongga yang diisi concrete dengan sisi miring berbentuk radius, sanggup menahan tekanan impak maksimum sebesar 34,122 MPa atau menahan gaya impak maksimum pada saat mengalami kerusakan sebesar 34,122 MN atau 34.122.000 N. Jika digunakan persamaan gaya impak pada benda jatuh bebas dengan percepatan grafitasi 9,8 m/s2, maka diperoleh massa beban dengan rumus m = F/g yaitu 3.481.836,735 kg atau 3.481, 836735 ton , dengan pembulatan sekitar 3.482 ton bersesuaian dengan gaya impak menggunakan persamaan F = m.v yaitu 34.820 kN.

Berikutnya akan ditampilkan hasil simulasi regangan yang dialami redesain parking bumper yang dibuat.

Gambar 4.7. Hasil simulasi regangan dari uji impak (von misses)pada sisi miring parking bumper trapesium berongga berisi concrete dengan sisi

miring berbentuk radius.

0,00063424 m/m dan regangan maksimum adalah 0,0011416 m/m. Dari gambar 4.7 terlihat bahwa regangan maksimum terjadi pada sisi miring yang langsung dikenai beban dan sisi bawah trapesium baik pada bagian komposit polimer maupun concrete. Dari gambar tidak terlihat adanya kerusakan pada parking bumper akibat gaya impak yang diberikan. Dengan demikian berarti desain parking bumper berbentuk trapesium berongga yang diisi concrete sanggup menahan kendaraan yang berhenti secara tiba-tiba dengan kecepatan 36 km/jam. Pada gambar selanjutnya akan diperlihatkan total deformasi yang diperoleh dari simulasi.

Gambar 4.8. Hasil simulasi total deformasi dari uji impak pada sisi miring parking bumper trapesium berongga berisi concrete dengan sisi miring

berbentuk radius.

sanggup menahan kendaraan dengan massa maksimum 3.482 ton yang berhenti secara tiba-tiba dengan kecepatan 36 km/jam.

4.5. Perbandingan karakterisik redesain parking bumper dengan hasil penelitian sebelumnya

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

Berdasarkan penelitian dan analisis yang telah dilakukan dan dilaporkan pada bab-bab sebelumnya, maka kesimpulan dari hasil penelitian ini yaitu:

1. Telah berhasil dilakukan redesain parking bumper dengan geometri berupa trapesium berongga yang diisi dengan bahan beton (concrete) dengan sisi miring berbentuk radius, memiliki dimensi panjang 250 mm, lebar 200 mm dan tinggi 130 mm.

2. Dari hasil simulasi statik menggunakan program Ansys 12.0 Workbench, dengan tekanan yang diberikan sebesar 2500 MPa selama selang waktu 240 s (4 menit), diperoleh tegangan rata-rata 6.909,9 Mpa, tegangan maksimum 8.884,2 MPa, regangan rata-rata 0.62812 m/m, regangan maksimum 0,80765 m/m, total deformasi rata-rata 0,034563 m, dan total deformasi maksimum sebesar 0,044438 m, serta modulus elastisitas maksimum adalah 11.000 MPa.

4. Dari hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa redesain parking bumper berupa trapesium berongga yang diisi concrete dengan sisi miring radius mempunyai karakteristik yang lebih baik dari hasil penelitian sebelumnya yaitu berupa parking bumper berbentuk traperium padat [5].

5.2. Saran

Untuk kajian yang lebih mendalam tentang simulasi parking bamper redisain ini penulis mempunyai beberapa saran, yaitu :

1. Untuk pengembangan selanjutnya, peneliti menyarankan agar simulasi yang digunakan adalah dengan software Ansys 14.0

DAFTAR PUSTAKA

[1].Umar, S. (2008), Potensi Limbah Kelapa Sawit Dan Pengembangan Peternakan Sapi Berkelanjutan Di Kawasan Perkebunan Kelapa Sawit. Jurnal Wawasan, Vol. 13, No.3, Tahun 2008, [2]. Syurkani Ali (2012),Desain Struktur dan Pembuatan Parking Bumper dari

Bahan Polymeric Foam diperkuat Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) terhadap beban Impak dan Tekan, Tesis master, Universitas Sumatera Utara.

[3]. Bambang Subianto, dkk., Utilization of Fruit Bunch Waste from Oil and Palm Industry for Paerticleboard Using Phenol Formaldehyde Adhesive, Wasta PPKS: 1-4

[4]. Isroi,(2011) Pengolahan TKKS (Tandan Kelapa Sawit, (online), (http:\\ isroi.wordpress.com, diakses tanggal 8 April 2011, pukul 06.25 WIB.

[5]. Zainal Arif, (2012),Respon Parking Bumper Bahan Komposit Polymeric Foam Diperkuat Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (Tkks) Akibat Beban Tekan Statik Dan Dinamik (Simulasi Numerik)Tesis Master, Universitas Sumatera Utara.

[6]. Edward B. Magrab (1981)Integrated Product and Process Design and Development, New York: Cambridge University Press.

[7]. Roozenburg, N. F. M. Eekels, J., Product Desain (1991) Fundamentals and Methods; John Willey & Sons.

[8]. I. Daniel O I (1994) Engineering Mechanics of Composite Material, Oxford University Press, USA.

[9]. M.Rafiq Yanhar, (2008), Simulasi Tegangan Pada Helm Industri Dari Bahan Komposit GFRP yang dikenai Beban Impak Kecepatan Tinggi, USU.

[10]. Muftil Badri M, (2011), Respon Polymeric Foam Yang Diperkuat Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Akibat Beban Tekan Statik dan Impak (Simulasi Numerik),Universitas Sumatera Utara.

[11]. Syam, B, Kouji, N, Homma, H. (1999) Dynamic Fracture Toughness and Damage Mechanism of GFRP Subject to Short Pulse Stress Intensity, Proc. 3rd International Symposium on Impact Engineering. Singapore. Pp (1999): 172-177

[13}. ANSYS.com (Online), Tutorial for a Three-Dimensional Heat Conduction Problem using ANSYS Workbench” diakses tanggal 9 juli 2011, jam 12.26 wib.

[14]. Tailor, (2009), Impact Test-Basic Simulation, ANSYS Explicit Dynamics, Workshop 1,ANSYS, Inc Proprietary.