SIMULASI DINAMIK STIK GOLF WILSON MENGGUNAKAN SOFTWARE ANSYS 14.0
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
AHMAD FAIZ RAMADHAN HASIBUAN
070401003
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rahmat dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini yang merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana teknik pada Fakultas Teknik Departemen Teknik Mesin di Universitas Sumatera Utara..
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada berbagai pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Terimakasih saya ucapkan yang sebesar-besarnya kepada:
1. Orang tua saya tercinta dan adik-adik saya yang tersayang, yang telah banyak berperan memberikan bantuan moril maupun materil selama perkuliahan sampai penyusunan tugas akhir ini.
2. Bapak Prof.Dr.Ir Bustami Syam, MSME selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan arahan dan bimbingan hingga selesainya tugas akhir ini.
3. Departemen Teknik Mesin FT USU serta seluruh staf pengajar, tempat saya menimba ilmu.
4. Bapak/ibu mahasiswa s2 MTM FT USU yang sudah banyak membantu dalam penyelesain tugas akhir ini.
5. Rekan-rekan mahasiswa DTM FT USU khususnya stambuk 2007 yang selalu memberikan dukungan kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan dalam tugas akhir ini. Penulis menerima kritik dan saran untuk kesempurnaan ke depannya. Akhir kata penulis mengucapkan terimakasih semoga tugas akhir ini bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Februari 2013
ABSTRAK
Stik golf Wilson selalu mengalami kerusakan pada batang stik. Kerusakan yang terjadi adalah deformasi (perubahan bentuk) dan patah. Untuk itu peneliti ingin mengetahui penyebab dari kerusakan yang terjadi, dengan cara mensimulasikan menggunakan software ansys 14.0. Tujuan penelitian ini adalah mensimulasikan stik golf wood Wilson yang mengalami beban dinamik dengan menggunakan
software ansys 14.0 untuk mengetahui distribusi tegangan (respon) pada stik golf setelah terjadi pengimpakan dan mengetahui penyebab kerusakan yang terjadi pada stik golf. Metode yang dilakukan adalah setelah melakukan simulasi dengan menggunakan software ansys 14.0, diambil beberapa sampel untuk mengetahui distribusi teganan. Dari hasil simulasi pada permukaan pemukul stik golf wood
diperoleh tegangan maksimum terletak pada bagian atas sambungan antara pemukul stik dengan batang. Berdasarkan hasil simulasi, diperoleh nilai tegangan terbesar, 1,5866 Gpa, terjadi pada batang stik, tegangan besar inilah yang menyebabkan kerusakan yang terjadi pada stik, bila tegangan ini terjadi berulang-ulamg.
Kata kunci: stik golf wilson, tegangan, dan ansys 14.0.
ABSTRACT
Wilson golf clubs have always suffered damage to the stem sticks. The damage is deformation (change in shape) and broken. The researchers wanted to find out the cause of the damage, by simulating using ansys 14.0 software. The purpose of this study is to simulate wood golf club Wilson is experiencing dynamic loads using ansys 14.0 software to determine the stress distribution (response) at a golf club after impact and determine the cause of damage to the golf club. The method is performed after performing simulations using ansys 14.0 software, a sample was taken to determine the distribution of tension was. From the simulation results on the club face golf club wood obtained maximum stress is located at the top of the connection between the rod sticks bat. Based on simulation results, obtained the largest stress value, 1.5866 Gpa, occur on the trunk sticks, large stress that causes damage to the sticks, if this voltage occurs repeatedly.
DAFTAR ISI
1.5 Sistematika Penelitian ………. 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Stik Golf ……….. 5
2.1.1 Istilah-istilah Dalam Permainan Golf ... 6
2.1.2 Wood ..... 7
2.1.3 Iron... 8
2.1.4 Putter... 9
2.1.5 Mekanika Ayunan Stik Golf ... 10
2.1.6 Data Primer Permainan Golf ... 11
2.1.7 Pemodelan Ayunan Stik ... 11
2.2 Material Stik Golf ……… 13
2.2.1 Grafit ...... 13
2.2.2 Titanium ... 14
2.3 Pengujian Stik Golf ……….. 16
2.4.1. Sifat Mekanik ... 17
2.4.2. Sifat Fisik ... 19
2.4.3. Sifat Teknologi ... 19
2.4.4 Kekerasan... 19
2.4.5 Uji Tarik... 20
2.4.6 Kekuatan Tarik... 21
2.4.7 Kekuatan Luluh... 22
2.4.8 Keuletan... 24
2.4.9 Modulus Elastisitas ( E )... 25
2.4.10Kelentingan (Resilience)...... 25
2.4.11 Ketangguhan (Toughness) ... 25
2.4.12 Kurva Tegangan Regangan Sesungguhnya... 26
2.5 Ayunan Bandul Sederhana ………... 27
BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat ……… 29
3.2 Material Yang Digunakan ………. 29
3.3 Desain Stik Golf Wood Wilson... 29
3.4 Metode Penelitian ………. 31
3.4.1 Distribusi Tegangan Pada Stik Golf Wilson... 31
3.4.1.1 Simulasi ... 31
3.4.1.2 Mendapatkan Distribusi Tegangan Pada Permukaan Stik Golf... 40
3.4.2 Mengetahui Penyebab Kerusakan pada stik golf... 40
3.5 Diagram Alir Penelitian ..………. 40
BAB 4 HASIL DAN ANALISA 4.1 Pemodelan Stik Golf Wood Wilson ………. 42
4.2.2 Hasil Simulasi... 45
4.2.3 Ditribusi Tegangan Pada Stik Golf... 48
4.2.4 Perhitungan Momen Pada Kepala Pemukul Stik... 51
4.2.5 Kesetimbangan Momentum... 52
4.2.6 Momen kopel... 52
4.3. Penyebab Kerusakan yang terjadi Pada Stik Golf Wilson... 54
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan …... 55
5.2 Saran ……….. 55
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Karakterisktik Mekanik Grafit ……….. 14
Tabel 2.2 Karakterisktik Mekanik Titanium ………. 15
Tabel 4.1 Nilai Tegangan Selama Pengimpakan ……….. 47
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Stik Golf Wood ………. 5
Gambar 2.2 Stik golf wood ……….. 8
Gambar 2.3 Stik iron 3-9……….. 9
Gambar 2.4 Stik putter ……… 9
Gambar 2.5 mekanika ayunan stik golf ………. 10
Gambar 2.6 Pemodelan Ayunan Pukulan ……… 12
Gambar 2.7 Model ganda pendulum dari ayunan golf, (a) pada awal downswing,(b) pada titik rilis, (c) setelah melepaskan klub dan (d) pada dampak………. 13
Gambar 2.8 Gerakan pendulum ganda yang berayun ... 15
Gambar 2.9 Diagram benda bebas pendulum ganda yang berayun ... 15
Gambar 2.10 Posisi dua link pada dampak dalam kasus backswing berkurang... 18
Gambar 2.11 Pemodelan pendulum ganda saat downswing Jorgensen ... 19
Gambar 2.12 Evolusi dari energi kinetik dari dua link dalam model ayunan pendulum ganda. Diadaptasi dari angka 5,1 di Jorgensen (1994)…. 20 Gambar 2.13Kurva Tegangan Regangan teknik (σ - ε) ... 28
Gambar 2.14Kurva tegangan regangan yang mengindikasikan kriteria luluh... 30
Gambar 2.15Perbandingan antara kurva tegangan regangan teknik... 33
Gambar 2.16 Gerakan bandul sederhana……….. 34
Gambar 3.1 kepala stik ( a ), pegangan stik ( b ), batang stik ( c )………... 37
Gambar 3.2 Stik golf yang sudah di gabungkan………...……… 38
Gambar.3.3 Jendela utama ansys……….. 39
Gambar 3.4 jendela engineering data Ansys 14.0………. 39
Gambar 3.5 geometry yang di input dari inventor……… 40
Gambar 3.6 Jendela ansys, memasukkan material pada setiap komponen…….. 40
Gambar 3.8 (a) nilai kecepatan, (b) pengaturan analisa, (c) penentuan fixed
support ………. 41
Gambar 3.9 menentukan variable yang akan disimulasikan………. 43
Gambar 3.10 Diagram alir penelitian……… 45
Gambar 4.1 Kepala stik (a) pegangan stik (b) batang stik(c) ... 46
Gambar 4.2 Geometry stik golf redesain setelah dieksport ke ansys 14.0……… 47
Gambar 4.3 arah vektor ... 48
Gambar 4.4 (a)Hasil simulasi tegangan, (b)tegangan maksimum………. 50
Gambar 4.5 Grafik antara nilai tegangan dan waktu impak……….. 52
Gambar 4.6 Sampel elemen pada (a) batang dan (b) kepala stik……….. 53
DAFTAR NOTASI
Ep energi potensial Joule
ABSTRAK
Stik golf Wilson selalu mengalami kerusakan pada batang stik. Kerusakan yang terjadi adalah deformasi (perubahan bentuk) dan patah. Untuk itu peneliti ingin mengetahui penyebab dari kerusakan yang terjadi, dengan cara mensimulasikan menggunakan software ansys 14.0. Tujuan penelitian ini adalah mensimulasikan stik golf wood Wilson yang mengalami beban dinamik dengan menggunakan
software ansys 14.0 untuk mengetahui distribusi tegangan (respon) pada stik golf setelah terjadi pengimpakan dan mengetahui penyebab kerusakan yang terjadi pada stik golf. Metode yang dilakukan adalah setelah melakukan simulasi dengan menggunakan software ansys 14.0, diambil beberapa sampel untuk mengetahui distribusi teganan. Dari hasil simulasi pada permukaan pemukul stik golf wood
diperoleh tegangan maksimum terletak pada bagian atas sambungan antara pemukul stik dengan batang. Berdasarkan hasil simulasi, diperoleh nilai tegangan terbesar, 1,5866 Gpa, terjadi pada batang stik, tegangan besar inilah yang menyebabkan kerusakan yang terjadi pada stik, bila tegangan ini terjadi berulang-ulamg.
Kata kunci: stik golf wilson, tegangan, dan ansys 14.0.
ABSTRACT
Wilson golf clubs have always suffered damage to the stem sticks. The damage is deformation (change in shape) and broken. The researchers wanted to find out the cause of the damage, by simulating using ansys 14.0 software. The purpose of this study is to simulate wood golf club Wilson is experiencing dynamic loads using ansys 14.0 software to determine the stress distribution (response) at a golf club after impact and determine the cause of damage to the golf club. The method is performed after performing simulations using ansys 14.0 software, a sample was taken to determine the distribution of tension was. From the simulation results on the club face golf club wood obtained maximum stress is located at the top of the connection between the rod sticks bat. Based on simulation results, obtained the largest stress value, 1.5866 Gpa, occur on the trunk sticks, large stress that causes damage to the sticks, if this voltage occurs repeatedly.
BAB 1
PENDAHULUAN
Pada bab ini akan dibahas gambaran penelitian yang akan dilakukan, mulai
dari latar belakang, batasan masalah, tujuan, manfaat penelitian dan sitematika
penulisan.
1.1Latar Belakang
Peralatan golf terus berkembang sesuai kemajuan teknologi. Di awal
perkembangannya, kayu
mulai mencoba membuat tangkai stik dari
Pangeran Wales menggunakannya di St Andrews pada tahun 1929. Setelah
memenangi
sebagai pegolf pertama yang memenangi turnamen utama dengan stik bertangkai
baja (Wikipedia, 2012).
Pada awal 1970-an, tangkai baja digantikan dengan tangkai
dariwood pertama dari logam dibuat pada awal
1980-an, dan perlahan-lahan logam dipakai menggantikan kayu karena logam
lebih tahan lama. Stik golf produk teknologi mutakhir menggunakan tangkai dari
titanium, kepala stik dapat dibuat cukup besar tapi tidak menjadi berat,
(Wikipedia, 2012).
Umumnya pemain golf hanya mengetahui teknik bermain, tanpa
mengetahui respon yang terjadi pada stik golf, pada saat bola di pukul. Oleh
karena itu, pada penelitian ini, peneliti akan menganalisa respon stik yang terjadi.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah penelitian ini adalah stik golf standar (Wilson) selalu
mengalami kerusakan pada batang stik. Kerusakan yang terjadi adalah deformasi
(perubahan bentuk) dan patah. Untuk itu peneliti ingin mengetahui penyebab dari
kerusakan yang terjadi, dengan cara mensimulasikan menggunakan software
ansys 14.0.
1.3Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini dibagi menjadi 2, yaitu tujuan umum dan tujuan
khusus.
1.3.1. Tujuan Umum
Tujuan umum dari penelitian ini adalah untuk mensimulasikan stik golf
wood Wilson yang mengalami beban dinamik dengan menggunakan software
ansys 14.0.
1.3.2. Tujuan Khusus
1. Mengetahui distribusi tegangan (respon) pada stik golf setelah terjadi
pengimpakan.
2. Mengetahui penyebab kerusakan yang terjadi pada stik golf.
1.4 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah:
1. Menambah wawasan bagi mahasiswa dalam penggunaan software
ansys 14.0.
2. Memberikan informasi kepada industri dalam pembuatan produk.
3. Memberikan informasi kepada pengguna olahraga golf, dalam
pemilihan stik golf wood.
1.5 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan ini disajikan dalam tulisan yang terdiri dari lima
bab dengan rincian:
BAB I : PENDAHULUAN
Memberikan gambaran menyeluruh mengenai penelitian ini.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Menjelaskan landasan teori dan literature yang berkaitan.
BAB III : METODOLOGI PENELITIAN
Menjelaskan metode penelitian yang dilakukan.
Penyajian hasil desain, simulasi dan analisis yang diperoleh.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Jawaban dari tujuan penelitian
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini akan disajikan landasan teori dan literatur yang berkaitan,
yang digunakan sebagai acuan dalam penelitian ini.
2.1 Stik Golf
Pada dasarnya ada tiga jenis stik golf, yaitu wood, iron dan putter. Setiap
stik golf dirancang untuk jenis pukulan dengan jarak tertentu. Ada pun
bagian-bagian stik golf dapat kita lihat pada gambar 2.1.
Pegangan stik
Tangkai stik
Gambar 2.1 stik golf wood
2.1.1 Istilah-istilah Dalam Permainan Golf
Sebagai awalan untuk mengenal golf, harus mengetahui beberapa istilah
yang biasa digunakan dalam permainan golf. Berikut ini akan diterangkan
beberapa istilah dalam permainan golf.
1. Golf course adalah lapangan golf
2. Tee shot adalah pukulan pertama dari teeing ground. Tee shot biasanya
dilakukan dengan menggunakan driver (misalnya 1-wood)
untuk hole yang panjang atau iron pada hole yang lebih pendek.
3. Fairway shot, di mana stik golf jenis iron atau wedge biasa digunakan
untuk melakukan pukulan ini.
4. Bunker shot. Pukulan ini dilakukan jika bola mendarat di atas bunker.
Pukulan ini biasanya menggunakan sand wedge.
5. Punch atau knockdown adalah pukulan rendah yang dilakukan untuk
menghindari cabang pohon atau angin yang kuat di atas.
6. Putting adalah pukulan yang dilakukan di atas green dan
menggunakan putter dan bagi sebagian besar pegolf merupakan pukulan
tersulit.
7. Teeing ground adalah tempat mulai pukulan pertama.
8. Grass adalah daerah sekitar lubang tempat bola masuk.
9. Hole atau cup adalah lubang tempat bola masuk, selalu berada
di grass dan harus berdiameter 108 mm (4.25 in.)
11.Approach shot adalah pukulan yang dilakukan untuk mendekatkan bola
ke green. Pukulan ini biasanya dilakukan pada jarak yang sedang atau
dekat. Tipe approach shot terdiri dari 3 jenis:
a. Pitch adalah approach shot yang menerbangkan bola ke
atas green atau dekat green. Pitch shot biasa dilakukan dengan
menggunakan iron 6 hingga lob wedge.
b. Flop adalah approach shot yang lebih tinggi lagi dan langsung
berhenti sesaat setelah menghantam tanah. Pukulan ini dilakukan
ketika pemain harus menghadapi rintangan untuk mencapaigreen.
Flop biasa dilakukan dengan menggunakan stik golf sand
wedge atau lob wedge.
c. Chip adalah approach shot yang rendah ketika bola terbang rendah
dan kemudian bergulir mengarah ke green.
12.Fairway adalah rumput tempat mendarat, dipotong pendek sehingga bola
mudah untuk dipukul.
13. Rough adalah daerah yang rumputnya lebih panjang daripada di fairway
sehingga bola sulit untuk dipukul.
14.Hazards adalah rintangan, water hazards seperti sungai, danau
dan bunkers yang merupakan suatu cekungan berisi pasir.
15.Par adalah jumlah pukulan maksimum yang harus dipenuhi para golfer di
setiap hole, dalam golf biasanya suatu hole memiliki par 3, 4 atau 5.
(sumber: Wikipedia, 2013)
Wood adalah stik panjang dengan tiang kecil yang digunakan untuk jarak
yang lebih jauh. Stik wood terbagi jadi tiga nomor dan sesuai dengan jarak
pukulannya. Produsen saat ini hanya menggunakan stik yang terbuat dari material
grafit untuk tangkai dan material titanium untuk kepala stik.
Wood biasanya terdiri dari driver dan tangkai wood. Untuk lebih jelasnya
stik wood ditunjukkan pada gambar 2.2.
Gambar 2.2 Stik golf wood.
Stik iron biasanya digunakan untuk jarak pendek. Stik iron biasanya terdiri
dari 3-9 iron untuk wedge pasir dan wedge pitching. Stik iron di rancang untuk
pukulan jarak pendek. Untuk lebih jelasnya stik iron ditunjukkan pada gambar
2.3.
Gambar 2.3 Stik iron 3-9.
2.1.4 Putter
Stik putter digunakan di green dan finishing hole. Pada dasarnya, putter
digunakan untuk memasukan bola ke dalam lubang. Untuk lebih jelasnya stik
Gambar 2.4 Stik putter.
2.1.5 Mekanika Ayunan Stik Golf
Gerakan ayunan stik golf yang tepat, memiliki dampak yang besar
pada permainan golf. Ayunan stik golf memiliki mekanika fisika tertulis dan
merupakan contoh yang bagus dari sudut gerak. Ayunan memutar
menghasilkan torsi pada stik. Hal ini memaksa perubahan torsi kecepatan
sudut stik, menyebabkan rotasi, sehingga kunci untuk mendapat pukulan bola
yang jauh terletak pada kecepatan kepala stik dan pada bola akan mengalami
impak geser. Semakin cepat kepala stik diayun, maka semakin besar jumlah
energi kinetik yang akan ditransfer dari kepala ke bola karena energi kinetik
sebanding dengan massa dari kepala dan kuadrat kecepatannya. Pada Gambar
2.5 kita dapat melihat lintasan pukulan stik golf wood (driver) (a), lintasan
(a)
(b)
Gambar 2.5 (a) lintasan pukulan stik golf wood, (b) lintasan pukulan stik golf iron
(c)
Gambar 2.5 ( (c) lintasan pukulan stik golf putter.
Kecepatan bola golf lebih tinggi dari pada kecepatan kepala stik pada saat
impak. Cochran dan Stobbs (1968) melaporkan bahwa pegolf dunia mempunyai
kecepatan kepala stik 272,2 m/s. Kecepatan ini sama dengan 160,9 km/h.
Kecepatan bola selanjutnya adalah 362 m/s. Perbedaan kecepatan ini diakibatkan
karena massa bola yang lebih kecil. Fakta menunjukkan bahwa bola menjadi rata
permukaannya pada saat impak, dan selama waktu 0,0005 detik (500 µs) kontak
dengan bola elastis yang lepas dari kepala stik. Waktu impak hampir sama untuk
seluruh pukulan, bahkan untuk putting.
2.1.7 Pemodelan Ayunan Stik
Pada gambar 2.6, ditunjukkan gerakan dalam permainan golf, dimulai dari
backswing sampai pada downswing oleh pegolf professional. Pemodelan yang
digunakan untuk menganalisis gerakan ini didasarkan pada pendulum ganda.
(c) (d)
Gambar 2.6 pemodelan ayunan pukulan (a) pada awal downswing, (b) pada titik rilis, (c) setelah melepaskan club dan (d) pada saat terjadi impak
Dasar untuk model pendulum ganda berasal dari praktek modern, yaitu
menjaga lengan kiri (untuk pegolf tangan kanan) lurus selama ayunan ke bawah.
Gerakan lengan dan stik selama melakukan ayunan stik dapat di lihat pada gambar
2.7.
Dengan asumsi, di mana batang dan gagang pada massa tertentu
diabaikan, nilai massa dari kepala stik akan menjadi acuan pehitungan gaya
dorong.
m = ρ x V
(2.1)
Nilai gaya dorong (F) stik dapat diperoleh dari perhitungan massa (m)
dikali dengan percepatan (a). Dapat dihitung dengan persamaan:
F = m x a
(2.2)
2.2 Material Stik Golf
Pada saat ini, material yang sedang dikembangkan untuk membuat stik
golf adalah karet untuk pegangan stik, grafit untuk tangkai stik dan titanium untuk
kepala stik.
2.2.1 Grafit
Grafit adalah suatu modifikasi dari karbon dengan sifat yang mirip logam
(pengantar panas dan listrik yang baik). Di samping tidak cukup padat, grafit tidak
terdapat dalam jumlah bayak di alam. Pembuatan: grafit alam atau grafit yang di
buat dari kokas di perkecil ukurannya, dicampur dengan ter atau resin sintetik,
kemudian dipanaskan sehingga membentuk padatan(sintering)dalam 105 cetakan.
Pemanasan yang dilakukan sekali lagi sampai temperatur 3000oC akan
Sifat grafit adalah pengantar listrik dan panas yang cukup baik tetapi
bersifat rapuh. Grafit merupakan konduktor listrik yang bisa digunakan sebagai
material elekroda pada sebuah lampu listrik (Rukihati, 1986). Ditinjau dari segi
ketahanan terhadap korosi, grafit merupakan bahan yang bidang penggunaannya
sangat luas. Bahan tersebut tahan terhadap semua asam dan sebagian besar basa
hingga di atas 100oC
Data mekanik dari grafit bisa dilihat dari tabel 2.1.
Tabel 2.1 Karakteristik mekanik grafit
Sifat mekanik Besaran Satuan
Kekuatan tarik 2 Kgf/mm2
Massa jenis 2,2 Kg/dm3
Kekerasan 1 HB
Sumber
2.2.2 Titanium
Titanium adalah sebuah unsur kimia dalam tabel priodik yang memiliki
simbol Ti dan nomor 22. Dia merupakan logam transisi yang kuat, ringan,berkilau, tahan korosi. Titanium dihargai lebih mahal dari emas karena
sifat-sifatnya.
Ada dua bentuk alotropidan lima isotop alami dari unsur ini; Ti-46, Ti-50,
dengan Ti-48 yang paling bayak terdapat di alam (73,8%). Sifat titanium mirip
Data mekanik titanium dapat dilihat dari tabel 2.2.
Tabel 2.2 karakteristik mekanik titanium
Sifat mekanik Besaran Satuan
Modulus young 116 Gpa
Massa jenis 4.506 g/cm3
Kekuatan tarik 44 Gpa
Sumber:Wikipedia, 2012
Keuntungan titanium, sebagai berikut:
1. Salah satu karakteristik titanium yang paling terkenal adalah dia sama kuat
dengan baja tapi hanya 60% dari berat baja.
2. Kekuatan lelah (fatigue strength) yang lebih tinggi dari pada paduan
aluminium.
3. Tahan suhu tinggi. Ketika temperatur pemakaian melebihi 150oC maka
dibutuhkan titanium karena aluminium akan kehilangan kekuatannya
secara nyata.
4. Tahan korosi. Ketahanan korosi titanium lebih tinggi dari pada aluminium
dan baja.
5. Dengan rasio berat- kekuatan yang lebih rendah daripada aluminium,
maka komponen yang terbuat dari titanium membutuhkan ruang yang
lebih sedikit di bandingkan aluminium (campbell, 2006)
Pengujian club dianjurkan untuk menjaga kualitas terhadap pesaing di pasar
yang sama dengan produk anda. Panjang dan berat ayunan juga harus
dipertimbangkan. Pengujian terdiri dari membandingkan club dengan menekan
masing-masing pada kaki, pusat dan tumit club. Off data hit center memberikan
informasi mengenai hilangnya jarak dan akurasi. Selain itu, data ini dapat
memberikan informasi tentang bobot dari club dan efek gigi nya.
Pengujian poros merupakan bagian penting dari pengujian bobot. Melalui
pengujian poros, klien dapat membandingkan manfaat dari berbagai jenis bahan.
Berikut ini adalah daftar program untuk pengujian poros:
a. Tip Prosedur Untuk Lintasan Optimal
Bentuk pengujian ini digunakan untuk menentukan dengan tepat
bagaimana poros harus berujung untuk mengoptimalkan lintasan.
b. Jarak Karakteristik
Dengan pengujian club pada kecepatan yang berbeda klien akan dapat
melihat hubungan antara karakteristik lentur dari poros dan pola jarak pada
kecepatan yang ditetapkan. Ini akan memungkinkan anda untuk menentukan
panjang dari sebuah club didasarkan pada poros.
c. Karakteristik Dispersi
Dengan pengujian club pada kecepatan yang berbeda klien akan dapat
melihat hubungan antara karakteristik torsi poros dan pola dispersi pada kecepatan
yang ditetapkan. Ini akan memungkinkan anda untuk menentukan akurasi dari
d. Jarak vs Kecepatan
Kedua grafit dan poros baja memiliki rentang kecepatan di mana mereka
mencapai jarak optimal dan dispersi dalam kaitannya dengan kepala
club. Kecepatan pengujian akan mengevaluasi kinerja poros ini pada berbagai
kecepatan untuk mengoptimalkan club untuk berbagai kecepatan.
Untuk menguji poros dianjurkan bahwa kepala yang sama dapat digunakan
pada semua club diuji. Kepala ini, dan club, harus diperiksa untuk loft mereka, lie,
panjang, berat, tonjolan, dan roll. Dengan cara itu anda telah mengisolasi poros
sebagai variabel yang anda periksa. Setelah ini dicapai kita dapat mengevaluasi
poros berdasarkan jarak (panjang), dispersi (akurasi), lintasan, dan kecepatan
kepala club.
2.4 Sifat – Sifat Material
Secara garis besar, material mempunyai sifat-sifat yang mencirikannya, pada
bidang teknik mesin umumnya sifat tersebut dibagi menjadi tiga sifat. Sifat-sifat itu
akan mendasari dalam pemilihan material, sifat tersebut adalah sifat mekanik, sifat
fisik, dan sifat teknologi.
2.4.1. Sifat Mekanik
Sifat mekanik material, merupakan salah satu faktor terpenting yang
mendasari pemilihan bahan dalam suatu perancangan. Sifat mekanik dapat diartikan
sebagai respon atau perilaku material terhadap pembebanan yang diberikan, dapat
berupa gaya, torsi atau gabungan keduanya. Dalam prakteknya pembebanan pada
keduanya hanya pada fungsi waktu dimana beban statik tidak dipengaruhi oleh fungsi
waktu sedangkan beban dinamik dipengaruhi oleh fungsi waktu.
Untuk mendapatkan sifat mekanik material, biasanya dilakukan pengujian
mekanik. Pengujian mekanik pada dasarnya bersifat merusak (destructive test), dari
pengujian tersebut akan dihasilkan kurva atau data yang mencirikan keadaan dari
material tersebut.
Setiap material yang diuji dibuat dalam bentuk sampel kecil atau spesimen.
Spesimen pengujian dapat mewakili seluruh material apabila berasal dari jenis,
komposisi dan perlakuan yang sama. Pengujian yang tepat hanya didapatkan pada
material uji yang memenuhi aspek ketepatan pengukuran, kemampuan mesin,
kualitas atau jumlah cacat pada material dan ketelitian dalam membuat spesimen.
Sifat mekanik tersebut meliputi antara lain: kekuatan tarik, ketangguhan, kelenturan,
keuletan, kekerasan, ketahanan aus, kekuatan impak, kekuatan mulur, kekeuatan
leleh dan sebagainya.
Sifar-sifat mekanik material yang perlu diperhatikan:
1. Tegangan yaitu gaya diserap oleh material selama berdeformasi persatuan luas.
2. Regangan yaitu besar deformasi persatuan luas.
3. Modulus elastisitas yang menunjukkan ukuran kekuatan material.
4. Kekuatan yaitu besarnya tegangan untuk mendeformasi material atau
kemampuan material untuk menahan deformasi.
5. Kekuatan luluh yaitu besarnya tegangan yang dibutuhkan untuk mendeformasi
plastis.
6. Kekuatan tarik adalah kekuatan maksimum yang berdasarkan pada ukuran
7. Keuletan yaitu besar deformasi plastis sampai terjadi patah.
8. Ketangguhan yaitu besar energi yang diperlukan sampai terjadi perpatahan.
9. Kekerasan yaitu kemampuan material menahan deformasi plastis lokal akibat
penetrasi pada permukaan.
2.4.2. Sifat Fisik
Sifat penting yang kedua dalam pemilihan material adalah sifat fisik. Sifat fisik
adalah kelakuan atau sifat-sifat material yang bukan disebabkan oleh pembebanan
seperti pengaruh pemanasan, pendinginan dan pengaruh arus listrik yang lebih
mengarah pada struktur material. Sifat fisik material antara lain : temperatur cair,
konduktivitas panas dan panas spesifik.
Struktur material sangat erat hubungannya dengan sifat mekanik. Sifat
mekanik dapat diatur dengan serangkaian proses perlakukan fisik. Dengan adanya
perlakuan fisik akan membawa penyempurnaan dan pengembangan material bahkan
penemuan material baru.
2.4.3. Sifat Teknologi
Selanjutnya sifat yang sangat berperan dalam pemilihan material adalah
sifat teknologi yaitu kemampuan material untuk dibentuk atau diproses. Produk
dengan kekuatan tinggi dapat dibuat dibuat dengan proses pembentukan, misalnya
dengan pengerolan atau penempaan. Produk dengan bentuk yang rumit dapat
dibuat dengan proses pengecoran. Sifat-sifat teknologi diantaranya sifat mampu
las, sifat mampu cor, sifat mampu mesin dan sifat mampu bentuk. Sifat material
terdiri dari sifat mekanik yang merupakan sifat material terhadap pengaruh yang
2.4.4 Kekerasan
Kekerasan adalah ukuran ketahanan suatu material terhadap deformasi
plastis lokal. Nilai kekerasan tersebut dihitung hanya pada tempat dilakukannya
pengujian tersebut (lokal), sedangkan pada tempat lain bisa jadi kekerasan suatu
material berbeda dengan tempat yang lainnya. Tetapi nilai kekerasan suatu
material adalah homogen dan belum diperlakupanaskan secara teoritik akan sama
untuk tiap-tiap titik.
Pengujian kekerasan sering sekali dilakukan karena mengetahui kekerasan
suatu material maka (secara umum) juga dapat diketahui beberapa sifat mekanik
lainnya, seperti kekuatan. Pada pengujian kekerasan dengan metoda penekanan,
penekan kecil (identor) ditekankan pada permukaan bahan yang akan diuji dengan
penekanan tertentu. Kedalaman atau hasil penekanan merupakan fungsi dari nilai
kekerasan, makin lunak suatu bahan makin luas dan makin dalam akibat
penekanan tersebut, dan makin rendah nilai kekerasannya.
2.4.5 Uji Tarik
Uji tarik banyak dilakukan untuk melengkapi informasi rancangan dasar
kekuatan suatu bahan dan sebagai data pendukung bagi spesifikasi bahan. Pada uji
tarik benda uji diberi beban gaya tarik sesumbu yang bertambah secara kontinu,
bersamaan dengan itu dilakukan pengamatan mengenai perpanjang yang dialami
benda uji dengan extensometer.
Tegangan yang didapatkan dari kurva tegangan teoritik adalah tegangan
yang membujur rata-rata dari pengujian tarik. Tegangan tersebut diperoleh dengan
σ = P / Ao
(2.3)
Regangan yang didapatkan adalah regangan linear rata-rata, yang diperoleh
dengan cara membagi perpanjangan (gage length) benda uji (δ atau ∆L), dengan
panjang awal.
e = δ/ Lo = ∆L/ Lo = ( L - Lo ) / Lo
(2.4)
Karena tegangan dan regangan dipeoleh dengan cara membagi beban dan
perpanjangan dengan faktor yang konstan, kurva beban – perpanjangan akan
mempunyai bentuk yang sama seperti pada gambar 2.8. Kedua kurva sering
dipergunakan.
Gambar 2.8 Kurva Tegangan Regangan teknik (σ - ε)
Bentuk dan besaran pada kurva tegangan-regangan suatu logam tergantung
Parameter-parameter yang digunakan untuk menggambarkan kurva
tegangan-regangan logam adalah kekuatan tarik, kekuatan luluh atau titik luluh, persen
perpanjangan, dan pengurangan luas. Parameter pertama adalah parameter
kekuatan, sedangkan yang kedua menyatakan keuletan bahan.
2.4.6 Kekuatan Tarik
Kekuatan tarik atau kekuatan tarik maksimum (ultimate tensile strenght),
adalah nilai yang paling sering dituliskan sebagai hasil suatu uji tarik, tetapi pada
kenyataannya nilai tersebut kurang bersifat mendasar dalam kaitannya dengan
kekuatan material. Untuk logam ulet, kekuatan tariknya harus dikaitkan dengan
beban lmaksimum, diman logam dapat menahan beban sesumbu untuk keadaan
yang sangat terbatas. Pada tegangan yang lebih komplek, kaitan nilai tersebut
dengan kekuatan logam, kecil sekali kegunaannya. Kecenderungan yang banyak
ditemui adalah, mendasarkan rancangan statis logam ulet pada kekuatan luluhnya.
Tetapi karena jauh lebih praktis menggunakan kekuatan tarik untuk
menentukan kekuatan bahan, maka metode ini lebih banyak dipakai.
Kekuatan tarik adalah besarnya beban maksimum dibagi dengan luas
penampang lintang awal benda uji.
σu = P maks / Ao
(2.5)
Korelasi emperis yang diperluas antar kekuatan tarik dengan sifat mekanik
lainnya seperti kekerasan dan kekuatan lelah, sering dipergunakan. Hubungan
tersebut hanya terbatas pada hasil penelitian beberapa jenis material.
Kekuatan luluh menyatakan besarnya tegangan yang dibutuhkan tegangan
yang dibutuhkan untuk berdeformasi plastis material. Pengukuran besarnya
tegangan pada saat mulai terjadi deformasi plastis atau batas luluh, tergantung
pada kepekaan pengukuran regangan. Sebagian besar material mengalami
perubahan sifat dari elastis menjadi plastis, yang berlangsung sedikit demi sedikit
dan titik saat deformasi plastis mulai terjadi, sukar ditentukan secara teliti.
Sehingga kekuatan luluh sering dinyatakan sebagai kekuatan luluh offset, yaitu
besarnya tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah kecil deformasi
plastis yang ditetapkan (regangan offset). Kekuatan luluh offset ditentukan
tegangan pada perpotongan antara kurva tegangan-regangan dengan garis sejajar
dengan kemiringan kurva pada regangan tertentu, seperti yang ditunjukkan pada
gambar 2.8. Di Amerika Serikat regangan offset ditentukan sebesar 0,2 atau 0,1 %
( e = 0,002 atau 0,001 mm/mm).
σy = P(offset) / Ao
Gambar 2.8Kurva tegangan regangan yang mengindikasikan kriteria luluh
Beberapa bahan pada dasarnya tidakmempunyai bagian linear pada kurva
tegangan-regangan, misalnya tembaga lunak atau besi cor kelabu. Untuk
bahan-bahan tersebut, metode offset tidak dapat digunakan dan untuk pemakaian praktis,
kekuatan luluh didiefinisikan sebagai tegangan yang diperlukan untuk
menghasilkan regangan total tertentu, misalnya e = 0,5%.
2.4.8 Keuletan
Keuletan adalah suatu besaran kualitatif dan sifat subyektif suatu bahan,
yang secara umum pengukurannya dilakukan untuk memenuhi tiga kepentingan,
yaitu:
1. Menyatakan besarnya deformasi yang mampu dialami suatu material,
tanpa terjadi patah. Hal ini penting untuk proses pembentukan logam,
2. Menunjukkan kemampuan logam untuk mengalir secara plastis sebelum
patah.Keuletan logam yang tinggi menunjukkan kemungkinan yang besar
untuk berdeformasi secara lokal tanpa terjadi perpatahan.
3. Sebagai petunjuk adanya perubahan kondisi pengolahan.
Ukuran keuletan dapat digunakan untuk memperkirakan kualitas suatu
bahan, walaupun tidak ada hubungan langsung antara keuletan dengan perilaku
dalam pemakaian bahan.
Cara untuk menentukan keuletan yang diperoleh dari uji tarik adalah
regangan teknis pada saat patah (ef), yang biasa disebut perpanjangan dan
pengukuran luas penampang pada patahan (q). Kedua sifat ini didapat setelah
terjadi patah, dengan cara menaruh benda uji kembali, kemudian diukur panjang
akhir benda uji (Lf) dan diameter pada patahan (Df), untuk menghitung luas
penampang patahan (Af).
ef = ( Lf – Lo ) / Lo
(2.7)
q = ( Ao – Af ) / Ao
(2.8)
Baik perpanjangan maupun pengurangan luas penampang, biasanya
dinyatakan dalam persentase. Karena cukup besar bagian deformasi plastis yang
akan terkonsentrasi pada daerah penyempitan setempat, maka harga ef akan
bergantung pada panjang ukur awal (Lo). Makin kecil panjang ukur, makin besar
pengaruhnya pada perpanjangan keseluruhan. Oleh karena itu bila diberikan harga
persentase perpanjangan, maka panjang ukur Lo akan selalu disertakan.
Gradien bagian linear awal kurva tegangan-regangan adalah modulus
elastisitas atau modulus Young. Modulus elastisitas adalah ukuran kekakuan suatu
bahan. Makin besar modulus elastisitas makin kecil regangan elastis yang
dihasilkan akibat pemberian tegangan.
Modulus elastisitas dirumuskan seperti persamaan 2.8.
E = σ / e
(2.9)
Modulus elastisitas biasanya diukur pada temperatur tinggi dengan metode
dinamik.
2.4.10Kelentingan (Resilience)
Kelentingan adalah kemampuan suatu bahan untuk menyerap energi pada
waktu berdeformasi secara elastis dan kembali kebentuk awal apabila bebannya
dihilangkan. Kelentingan biasa dinyatakan sebagai modulus kelentingan, yaitu
energi regangan tiap satuan volume yang dibutuhkan untuk menekan bahan dari
tegangan nol hingga tegangan luluh. Modulus kelentingan (Resilience Mudulus)
dapat dicari dengan menggunakan persamaan 2.8.
UR = σo2 / 2E
(2.10)
2.4.11 Ketangguhan (Toughness)
Ketangguhan adalah jumlah energi yang diserap material sampai terjadi
patah, yang dinyatakan dalam Joule. Energi yang diserap digunakan untuk
berdeformasi, mengikuti arah pembebanan yang dialami. Pada umumnya
ketangguahan menggunakan konsep yang sukar dibuktikan atau
daerah dibawah kurva tegangan-regangan. Untuk logam-logam ulet mempunyai
kurva yang dapat didekati dengan persamaan-persamaan berikut:
UT≈σu .ef
(2.11)
UT≈ ( σo + σu ) ef / 2
(2.12)
UT≈ 2/3 (σu ) ef
(2.13)
2.4.12 Kurva Tegangan Regangan Sesungguhnya
Kurva tegangan regangan teknik, seperti pada gambar 2.9, tidak
memberikan indikasi karekteristik deformasi yang sesungguhnya, karena kurva
tersebut semuanya berdasarkan pada dimensi awal benda uji, sedangkan selama
pengujian terjadi perubahan dimensi. Pada tarik untuk logam liat, akan terjadi
penyempitan setempat pada saat beban mencapai harga maksimum. Karena pada
tahap ini luas penampang lintang benda uji turun secara cepat, maka beban yang
dibutuhkan untuk melanjutkan deformasi akan segera mengecil.
Kurva tegangan regangan teknik juga menurun setelah melewati beban
maksimum. Keadaan sebenarnya menunjukkan, logam masih mengalami
pengerasan regangan sampai patah sehingga tegangan yang dibutuhkan untuk
melanjutkan deformasi juga bertambah besar. Tegangan yang sesungguhnya (σs)
adalah beban pada saat manapun dibagi dengan luas penampang lintang benda uji,
Ao dimana beban itu bekerja (Haliday, 1985).
2.5 Ayunan Bandul Sederhana
Pada gambar 2.10 ditunjukkan gerakan bandul sederhana.
Gambar 2.10 Gerakan bandul sederhana
Ketika beban digantungkan pada ayunan dan tidak diberikan maka benda
akan dian dititik keseimbangan B. Jika beban ditarik ke titik A dan dilepaskan,
maka beban akan bergerak keB, C, lalu kembali lagi ke A.
Gerakan beban akan terjadi berulang secara periodik, dengan katalain
beban pada ayunan di atas melakukan gerak harmonik sederhana.Bandul adalah
benda yang terikat pada sebuah tali dan dapat berayun secara bebas dan periodik
yang menjadi dasar kerja dari sebuah jam dinding kuno yang mempunyai
ayunan.Dalam bidang fisika, prinsip ini pertama kali ditemukan pada tahun 1602
oleh Galileo Galilei, bahwa perioda (lama gerak osilasi satu ayunan, T)
populer adalah gerak osilasi pendulum (bandul). Pendulumsederhana terdiri dari
seutas tali ringan dan sebuah bola kecil (bola pendulum) bermassa m
yangdigantungkan pada ujung tali, gaya gesekan udara kita abaikan dan massa tali
sangat kecil sehingga dapat diabaikan relatif terhadap bola. Dengan bandulpun
kita dapat mengetahui grafitasi di tempat bandul tersebut diuji.Bandul sederhana
adalah sebuah benda kecil, biasanya benda berupa bola pejal,digantungkan pada
seutas tali yang massanya dapat diabaikan dibandingkan dengan massa bola dan
panjang bandul sangat besar, dibandingkan dengan jari-jari bola. Ujung lain
talidigantungkan pada suatu penggantung yang tetap, jika bandul diberi
simpangan kecil. dan kemudian dilepaskan, bandul akan berosilasi (bergetar) di
antara dua titik, misalnya titik A dan B, dengan periode T yang tetap. Seperti
sudah dipelajari pada percobaan mengenai, getaran, satugetaran (1 osilasi)
didefinisikan sebagai gerak bola dari A ke B dan kembali ke A, atau dari B keA
dan kembali ke B, atau gerak dari titik A ke B dan kembali ke titik O. Ada
beberapa parameter (atau variabel) pada bandul, yaitu periodenya (T), ), massa
bandul (m), dan simpangan sudut (O) panjangnya (l) (Wiliam, 1986).
BAB 3
METODE PENELITIAN
Pada bab ini akan dibahas metode penelitian yang dilakukan, mulai dari
waktu dan tempat penelitian, material yang digunakan, desain, dan simulasi.
3.1 Waktu Dan Tempat
Waktu penelitian, melingkupi waktu survei, desain, dan simulasi dimulai
dari akhir Februari 2012 sampai akhir Februari 2013.
Tempat dilaksanakanya penelitian adalah di Laboraturium Impact and
Fracture Research Center (IFRC) unit I dan II program Magister dan Doktor
Teknik Mesin Fakultas Teknik Sumatera Utara.
3.2 Material Yang Digunakan
Dalam penelitian ini, material yang digunakan adalah titanium untuk
kepala dan grafit untuk tangkai stik. Alasannya karena material tersebut adalah
material standar yang digunakan pada stik golf umumnya.
3.3 Desain Stik Golf Wood Wilson
Desain stik golf wood wilson didesain menggunakan autodesk inventor. .
Autodesk inventor adalah software cad yang dapat digunakan untuk mendesain
benda 2D atau 3D yang lebih kompleks (Curtis, 2010). Dimulai dari pembuatan
akan mengabungkan sket dan akan mumbuatnya solid. Pada gambar 3.1 desain
stik golf yang dibuat di autodesk inventor.
( a )
( b )
( c )
Setelah ketiga komponen di desain, langkah berikutnya adalah
menggabungkan ketiga komponen menjadi satu bagian. Pada gambar 3.2
ditunjukkan stik golf yang sudah di gabungkan.
Gambar 3.2 Stik golf yang sudah di gabungkan.
3.4 Metode Penelitian
3.4.1 Distribusi Tegangan Pada Stik Golf Wilson
Distribusi tegangan dapat diketahui dari hasil simulasi yang dilakukan
menggunakan ansys 14.0.
3.4.1.1 Simulasi
Stik golf wood standar didesain menggunakan autodesk inventor. Dimulai
secara otomatis akan mengabungkan sket dan akan membuatnya solid. Setelah
selesai didesain di autodesk inventor, hasil desain di import ke ansys 14.0 untuk
disimulasikan. Ansys 14.0 adalah software analisa yang dapat menyelesaikan
problem mechanical (Ifrc, 2012).
1.Buka program ansys14.0, dan pilih explicit dynamic, seperti yang ditunjukkan
pada gambar 3.4. Explicit dynamic digunakan untuk menyelesaikan
permasalahan-permasalahan dinamik.
2. Pilih engineering data, kemudian isi data engineering yang akan digunakan,
seperti ditunjukkan pada gambar 3.5. Data yang dipilih adalah data yang sudah
ada pada software yaitu, titanium alloy,rubber, dan polyethylene. Pada simulasi
ini juga menggunakan jenis material graphite, yang tidak terdapat pada
software, sehingga harus ditambahkan.
3. Return to project kemudian pilih geometri untuk mendesain geometri yang
akan didesain. Karena desain gambar sudah dikerjakan terlebih dahulu pada
cad inventor, maka gambar langsung di input ke ansys 14.0, seperti yang
ditunjukkan pada gambar 3.6. Dengan langkah, klik file, klik import external
4. Pada model, pilih material untuk masing-masing komponen gambar sesuai
material yang digunakan, seperti pada gambar 3.7, dengan langkah, klik part
1, kemudian pada kolom assignment, pilih titanium alloy. Ikuti langkah yang
sama untuk part berikutnya. Part 2 pilih graphite, part 3 pilih rubber, dan
Gambar 3.7 Jendela ansys, memasukkan material pada setiap komponen
5. Langkah berikutnya pemberian meshing pada benda, seperti yang
ditunjukkan pada gambar 3.8. Langkah-langkahnya adalah klik mesh, klik
kanan pada body sizing, klik insert dan klik sizing. Ulangi langkah sampai
body sizing 3. Kemudian klik kanan pada mesh dan pilih generate mesh.
Gambar 3.8 Pemberian meshing
6. Masukkan parameter simulasi, yaitu, nilai kecepatan, seperti yang
klik velocity, dan pada kolom total isi nilai kecepatann. Untuk waktu impak,
seperti ditunjukkan pada gambar 3.9 (b), dengan langkah klik analysis
settings dan pada kolom end time isi waktu impak. Dan untuk fixed support,
seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.9(c), dengan langkah klik kanan
pada analysis settings, klik insert, klik fixed support, kemudian tentukan letak
fixed support menggunakan face, dan klik apply.
(c)
Gambar 3.9 (c) penentuan fixed support (sambungan)
7. Langkah berikutnya adalah menentukan variabel yang akan disimulasi, dalam
simulasi ini adalah tegangan dan regangan, seperti yang ditunjukkan pada
gambar 3.10. Kemudian simulasi siap dijalankan. Dengan langkah klik kanan
solution, klik insert, klik stress, klik equivalent (von-mises). Kemudian klik
Setelah langkah-langkah, secara garis besar di atas selesai, kita dapat
memperoleh hasil simulasi yang diminta.
3.4.1.2Mendapatkan Distribusi Tegangan Pada Permukaan Stik Golf
Untuk mendapatkan distribusi tegangan yang terjadi pada permukaan stik
golf dilakukan dengan prosedur sebagai berikut:
1. Dari hasil simulasi yang sudah didapatkan, ambil beberapa sampel
elemen dari permukaan stik golf, yaitu pada daerah pegangan, batang
dan kepala stik.
2. Kemudian, bandingkan tegangan yang terjadi pada setiap sampel
elemen yang sudah diambil.
3. Dari data sampel elemen tersebut, dibuat grafik distribusi tegangan yang
terjadi.
3.4.2 Mengetahui Penyebab Kerusakan pada stik golf
Setelah hasil simulasi distribusi tegangan sudah diperoleh kita dapat
mengetahui penyebab kerusakan yang terjadi pada stik golf, berdasarkan hasil
simulasi.
3.5 Diagram Alir Penelitian
Berikut disajikan diagram alir penelitian yang dilakukan, ditunjukkan pada
gambar 3.10. Dimulai dari studi literatur, pengumpulan data, melakukan simulasi,
tidak
Ya
Mulai
Pengambilan data material peralatan dan data primer permainan golf (kecepatan dan waktu
impak)
Mendesain Geometri stik golf redesain
Input geometri ke ansys 14.0
Memasukkan data material dan data primer permainan golf serta pemberian mesh
BAB 4
DATA DAN ANALISA
Pada bab ini disajikan hasil dan analisa dari penelitian. Hasil penelitian
mencakup tujuan khusus dari penelitian ini.
4.1 Pemodelan Stik Golf Wood Wilson
Model stik golf yang didesain menggunakan autodesk inventor dibuat
dengan geometri yang sama dengan stik golf wilson. Geometri stik golf Wilson
ditunjuukan pada gambar 4.1.
( a )
( b )
( c )
Geometri yang sudah dibuat kemudian disatukan menjadi satu bentuk stik
golf yang utuh. Stik golf wilson yang didesain di inventor autodesk dieksport
ditunjukan pada gambar 4.2.
Gambar 4.2 Geometri stik golf redesain setelah dieksport ke ansys 14.0
4.2 Distribusi Tegangan Pada Stik Golf Wilson
4.2.1 Perhitungan Secara Teoritis
Tegangan yaitu perbandingan antara gaya dorong yang bersentuhan antara
stik golf dan bola. Dengan demikian gaya (F) yang diberikan oleh stik golf berupa
gaya dorong yang diperoleh melalui nilai tegangan ayunan stik, dengan bobot
diabaikan, dengan demikian nilai massa dari kepala stik yang akan menjadi acuan
pehitungan gaya dorong.
Massa (m) stik diperoleh dari perhitungan massa jenis (ρ) dikali dengan
volume (V) dari kepala stik= 97782 mm3.
m = ρ x V
m = 4620 kg/m3 x 97782 mm3
m = 4620 kg/m3 x 0,000097782 m3
m = 0,45175284 kg
Nilai gaya dorong (F) stik dapat diperoleh dari perhitungan massa
(m) dikali dengan percepatan (a). Gambar 4.3 menunjukkan arah vektor v, yaitu
kecepatan stik memukul bola.
Gambar 4.3 Arah vektor v
F = m x a di mana Δv= 272,2 m/s ; Δt= 0,0005 s
F = m x (Δv /Δt)
F = 245,93 kN
Tegangan yang bekerja pada kepala stik merupakan nilai tegangan yang
terjadi pada massa (m) dan kecepatan yang sama.
Nilai tegangan (σ) diperoleh dari perhitungan gaya dorong (F) yang
dikenakan per satuan luas (A) permukaan. Luas permukaan yang dimaksud adalah
area titik kontak antara bola dengan permukaan pemukul stik. Diasumsikan
diameter titik kontak antara bola dengan permukaan pemukul adalah 10 mm,
sehingga:
Dari simulasi dapat diketahui tegangan maksimum yang terjadi adalah
1.5866e9 Pa. Tegangan maksimum terletak pada sambungan antara pemukul stik
dengan batang, tegangan juga tejadi pada batang stik. Terlihat batang stik
mengalami deformasi atau perubahan bentuk pada saat terjadi pengimpakan.
(a)
(b)
Gambar 4.4 (b)tegangan maksimum
Pada tabel 4.1 ditunjukkan nilai tegangan yang terjadi selama
pengimpakan.
Tabel 4.1 Nilai tegangan selama pengimpakan
Dari tabel, kita dapat melihat perbedaan nilai tegangan yang terjadi
sebelum dan sesudah pengimpakan. Sehingga kita dapat memperoleh grafik antara
nilai tegangan dan waktu impak, seperti ditunjukkan pada gambar 4.5.
Gambar 4.5 Grafik antara nilai tegangan dan waktu impak.
4.2.3 Ditribusi Tegangan Pada Stik Golf
Untuk melihat distribusi tegangan pada stik golf, dapat diambil sampel
elemen pada setiap bagian stik golf. Sampel yang di ambil sebanyak 10 sampel
yang mewakili setiap bagian. Berikut 10 sampel yang di ambil dari bagian stik
(a)
Pada tabel 4.2 akan ditunjukkan distribusi tegangan untuk setiap sampel
elemen yang ada pada komponen stik golf wilson ini.
Tabel 4.2 Distribusi tegangan untuk setiap elemen
Elemen tegangan maksimum (Gpa)
1 0
Dari tabel 4.2 diperoleh grafik distribusi tegangan seperti yang
ditunjukkan pada gambar 4.7.
Gambar 4.7 Grafik distribusi tegangan
4.2.4 Perhitungan Momen Pada Kepala Pemukul Stik
Pemukul yang begerak rotasi pada kecepatan tertentu, yang dikonversikan
ke dalam kecepatan translasi, maka akan menghasilkan gaya dorong tertentu.
Dimana: m(kepala pemukul) = 0,45175284 kg
v(kepala pemukul) = 272,2 m/s
t (impact) = 0,0005 s
F = 245934,2461 N
m(bola) = 5,434e-004kg
v(bola) = 0 (dalam keadaan diam)
Sehingga dapat ditentukan momentum yang terjadi pada kepala pemukul
dan bola, yaitu:
Momentum pada kepala pemukul
Dengan asumsi, bahwa kecepatan pemukul tidak sama pada saat setelah
memukul maupun pada saat sebelum memukul bola, v1 = v11 (untuk kecepatan
kepala pemukul). Dimana v11 = 0
4.2.5 Kesetimbangan Momentum
P = P1
m1 v1 + m2 v2 = (m1 + m2)v21
P1 + P2 = P1
122,96712305 kg m/s +0=( 0,45175284 + 5,432e-004 kg) x v21
v21 = (122,96712305 kg m/s) : (0.45229604 kg)
sehingga diperoleh v21 = 271,8730923m/s
4.2.6 Momen kopel
Momen kopel adalah momen yang terdapat pada permukaan kepala
pemukul dimana terdapat 2 gaya yang sama besar bergerak berlawanan arah.
sehingga persamaan umum untuk momen kopel :
Sehingga M1 = M2
F1 x l1= F2 x l2
Asumsi : bola yang dipukul berada pada 3 titik pada permukaan pemukul,
yaitu,
1. Senter (c) = ½ l , dimana l(panjang permukaan pemukul dari atas kebawah) =
67 mm, sehingga c = 33,5 mm
2. Terletak pada l1 di atas titik center c, sehingga diperoleh:
l1= c – 14 mm
= 19,5 mm
3. Terletak pada l2 di bawah titik center, l1 = l2
Sehingga persamaan momen kopel, adalah:
1. Untuk titik senter:
Karena l1 = l2,
M = 4795,717799 N.m
4.3. Penyebab Kerusakan yang terjadi Pada Stik Golf Wilson
Berdasarkan hasil simulasi, diperoleh nilai tegangan terbesar, 1,5866 Gpa,
terjadi pada batang stik, tepatnya pada bagian atas sambungan antara kepala dan
batang stik. Teganga besar ini lah yang menyebabkan kerusakan yang terjadi pada
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil simulasi dapat disimpulkan bahwa:
1. Dari hasil simulasi pada permukaan pemukul stik golf wood diperoleh
distribusi tegangan dengan nilai yang berbeda untuk setiap sampel elemen
yang diambil. Tegangan maksimum terletak pada bagian atas sambungan
antara pemukul stik dengan batang, Tegangan juga tejadi pada batang stik.
Terlihat batang stik mengalami deformasi atau perubahan bentuk pada saat
terjadi pengimpakan.
2. Berdasarkan hasil simulasi, diperoleh nilai tegangan terbesar, 1,5866 Gpa,
terjadi pada batang stik, tepatnya pada bagian atas sambungan antara
kepala dan batang stik. Tegangan besar ini lah yang menyebabkan
kerusakan yang terjadi pada stik, bila tegangan ini terjadi berulang-ulamg.
5.2 Saran
1. Departemen Teknin Mesin menyediakan sarana (perangkat komputer) khusus
untuk simulasi agar mahasiswa dapat terbantu bila akan melakukan penelitian
seperti ini lagi.
2. Penelitian ini haru menggunakan perangkat komputer yang memiliki spesifikasi
3. Mahasiswa yang ingin melanjutkan penelitian ini, dapat mengembangkan
DAFTAR PUSTAKA
Callister, William D Jr, 2003. Materials Science and Enginering. Utah: University
of Utah.
Campbell, FC, 2006. Manufacturing Technology for Aerospace Stuctural
Materials.
Cochran and Stobbs, 1968.The Search for My Perfect Swing.
Curtis,Waguespack and Loren Jaharus, 2010. Mastering Autodesk Inventor 2010.
Indiana: Willey Publishing.
Halliday, Resnick, 1985. Fisika.Jakarta: Erlangga.
Ifrc, Team, 2012. Modul Workshop on The Application of Ansys for Engineering
Problems. Medan: IFRC.
Ismoyo dan Smith M.J, 1999, Bahan Konstruksi dan Struktur Teknik (eds.2).
Jakarta.
Kenneth, G. Budinski, 1996. Engineering Material. NewJersey: Upper Saddle
River.
Purnomo, Edy, 2007. Pedoman Mengajar Dasar Gerak Atletik. Yogyakarta:
Universitas Negeri Yogyakarta.
hysics of a golf swing
Robert, E. Krebs, 1998. The History and Use of our Earth Chemical Element.
Westport, CT: Greenwood Press.
Rukihati, 1968. Diklat Keahlian Dasar Bidang Tenaga Atom Spektrografi Emisi.
Jakarta: PUSDIKLAT-BATAN.
Sears, Zemansky. 1962. Fisika untuk Universitas (terjemahan). Jakarta: Binacipta.
Stwertka, Albert, 1998. Guide to the Elements. Oxford: Oxford University Press.
Sumanto, 1994. Pengetahuan Bahan Untuk Mesin dan Listrik. Yogyakarta: Andi
Wikipedia, 2013. Golf
Wikipedia, 2012. Grafit
Wikipedia, 2012. Sejarah Golf.
Maret 2012].
Wikipedia, 2012. Titanium.
2012].
