commit to user
15 BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Tahap Pengujian Simulasi
Sebelum melakukan pengujian langkah yang dilakukan dalam simulasi antara lain penentuan pemodelan frame sepeda, penentuan sifat material, kondisi batas frame sepeda dan pembebanan pengujian frame sepeda.
4.1.1 Penentuan Pemodelan Frame Sepeda
Penentuan jenis pemodelan yang dilakukan dalam simulasi adalah pengujian standar SNI 1049:2008 syarat keselamatan uji lelah rangka. Sepeda yang digunakan adalah jenis hardtail sepeda lintas alam yang diproduksi oleh PT.X menggunakan material Aluminum alloy 7005-T6 dengan ukuran size 16”.
commit to user
commit to user 4.1.2 Material Properties Aluminum Alloy 7005
Material properties aluminum alloy 7005-T6 di perangkat lunak software solidwork 2011 sebagai berikut:
Tabel 4.1 Material properties aluminum alloy 7005-T6
Properties Aluminum alloy 7005-T6
Name: 7005-T6
Yield strength: 290 MPa
Tensile strength: 350 MPa
Elastic modulus: 72 GPa
Mass density: 2780 kg/m^3
Shear modulus: 26.9 GPa
Thermal expansion coefficient: 2.36e-005 /Kelvin
commit to user
4.1.3 Kondisi Batas Pengujian Frame Sepeda
Kondisi batas pengujian uji lelah rangka standar SNI 1049:2008 syarat keselamatan antara lain:
1. Pada pengunci bagian belakang frame sepeda atau dropouts dalam keadaan terjepit rigid dan diasumsikan droupouts bagian belakang tidak mengalami pergeseran perpindahan. Kondisi batas tersebut dalam perangkat lunak
solidworks dinamakan kondisi batas fixed support.
2. Pada bagian depan dropouts porok bergerak maju mundur atau arah horisontal bergerak arah sumbu x. Pada kondisi batas frame sepeda tersebut dalam perangkat lunak solidworks dinamakan sebagai kondisi batas roller atau slider.
4.1.4 Pembebanan Pengujian Frame Sepeda
Pada pembebanan pengujian frame sepeda load beban di tempatkan pada 3 titik pengujian (head tube, seat tube dan bottom bracket) sesuai standart SNI 1049:2008. Pembebanan pengujian beban ke arah vertikal dengan nilai sebesar 650N yang terbagi pada 3 titik pengujian ( 50N pada beban head tube, 400N pada
seat tube dan 200N bottom bracket). Pengujian simulasi ini divariasikan
pembebanan sebanyak 18 variasi pembebanan dan dilakukan prosentase pembebanan seperti standar SNI tiap load pembebananya. Variasi pembebanan sebanyak 18 variasi (650N, 900N, 1150N, 1400N, 1650N, 1900N, 2150N, 2400N, 2650N, 2900N, 3150N, 3400N, 3650N, 3900N, 4150N, 4900N, 4650N, 4900N).
commit to user
Gambar 4.4 Pembebanan frame sepeda standart SNI 1049:2008.
4.2 Tahap Sesudah Pengujian
Pada tahap sesudah pengujian dilakukan analisa dari hasil simulasi pengujian yang menitik beratkan pada nilai fatigue life dari hasil simulasi pengujian standar SNI 1049:2008 (syarat keselamatan).
4.2.1 Hasil Simulasi SNI 1049:2008
Hasil simulasi pengujian dengan pembebanan sebesar 650N atau pembebanan pertama didapatkan nilai stress maksimum sebesar 18.207 MPa terbagi pada sambungan antara lain pertama seat tube (ST) dengan seat stays (SS) dan top tube (TT). Kedua bottom bracket (BB) dengan down tube (DT), chain stays (CS) dan seat tube (ST). Ketiga head tube (HT) dengan top tube (TT) dan down tube (DT). Keempat bagian dropouts (pengunci).
commit to user
Gambar 4.5 Plot kontur equivalent stress pada pembebanan 650N
Gambar 4.6 Lokasi daerah kritis pada pembebanan 650N pada bagian seat tube antara seat stays dan top tube
commit to user
Gambar 4.7 Lokasi titik kritis pada pembebanan 650N pada bagian bottom bracket dengan seat stay, down tube, dan seatstay.
Gambar 4.8 Lokasi titik kritis pada pembebanan 650N pada bagian headtube dengan toptube dan downtube
commit to user
Gambar 4.9 Lokasi daerah kritis pada pembebanan 650N pada bagian dropouts
Pada simulasi pengujian dengan pembebanan 650N didapat nilai fatigue life sebesar 1¢10 terbagi merata di setiap sambungan. Hal ini menunjukan bahwa pada pembebanan 650N masih di bawah endurance limit atau batas ketahanan material karena masih berada pada siklus 1¢10 yang tidak berpengaruh gagal pada frame sepeda.
Gambar 4.10 Plot nilai fatigue life pada pembebanan 650N
Pada pembebanan variasi terbesar yaitu 4900N hasil simulasi pengujian SNI 1049:2008 didapatkan nilai von misses equivalent stress maksimum sebesar 137.245 MPa yang terbagi pada bagian sambungan antara lain pertama seat tube (ST) dengan seat stays (SS) dan top tube (TT). Kedua bagian bottom bracket (BB)
commit to user
dengan down tube (DT), chain stays (CS) dan seat tube (ST). Ketiga head tube (HT) dengan top tube (TT) dan down tube (DT). Keempat bagian dropouts (pengunci).
Gambar 4.11 Plot kontur equivalen stress pada pembebanan 4900N
Hasil simulasi pengujian SNI 1049:2008 pada pembebanan terbesar 4900N didapatkan nilai fatigue life 23350 siklus antara lain terbagi pada bagian. Pertama sambungan antara seat tube (ST) dengan seat stays (SS). Kedua sambungan bagian bottom bracket (BB) dengan seat tube (ST). Ketiga sambungan bottom bracket (BB) dengan chain stays (ST). Keempat pada bagian bottom bracket (BB) dengan down tube (DT)
Gambar 4.12 Plot kontur nilai fatigue life bagian seat tube dengan top tube dan seat tube dengan seat stays
commit to user
Gambar 4.13 Plot kontur nilai fatigue bagian bottom bracket dengan down tube, seatstay dan chain stays
Pada simulasi pengujian standar SNI 1049:2008 didapatkan hasil kurva S-N pada masing-masing sambungan frame sepeda antara lain.
Gambar 4.14 Grafik kurva S-N simulasi sambungan saet tube dengan seat stays 70.77 72.96 79.85 86.7 93.6 100.8 107.8 114.7 121.16 128.4 134.9 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 200000 400000 600000 800000 1000000 1200000 Vo n m is se s st re ss ( M Pa )
commit to user
Gambar 4.15 Grafik kurva S-N simulasi sambungan bottom bracket dengan chain
stay
Gambar 4.16 Grafik kurva S-N simulasi sambungan bottom bracket dengan down
tube 76.6 82.68 88.77 94.86 100.95 107.03 113.12 119.18 0 20 40 60 80 100 120 140 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 Vo n m is se s st re ss ( M Pa )
Fatigue life (siklus)
77.43 83.12 88.83 94.53 100.23 105.92 111.6 0 20 40 60 80 100 120 0 100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 Vo n m is se s st re ss ( M Pa )
commit to user
Gambar 4.17 Grafik kurva S-N simulasi sambungan bottom bracket dengan seat
tube
Pada grafik kurva S-N simulasi pengujian SNI 1049:2008 daerah kritis maksimum terbesar terdapat pada bagian sambungan antara seat tube dengan seat
stays yang terdapat pada gambar 4.14 dan daerah kritis minimum terdapat pada
sambungan bottom bracket dengan seat tube gambar 4.17.
4.2.2 Perhitungan fatigue limit strength dengan persamaan basquin
Perhitungan fatigue limit strength dengan persamaan basquin didapatkan hasil sebagai berikut:
SNf = A(Nf)b
= 144 MPa
SNf ‘ = SNf .ka.kb.kc = 71.568MPa
Sf teoritis = 71.568 Mpa (1000000 s iklus) Sf simulasi= 72.005 Mpa (1000000 s iklus)
Dari has il analisa perh itungan d i atas Sf simulasi pengujian SNI 1049:2008 perangkat lunak solidworks hasilnya hampir mendekati dengan Sf
teoritis. 73.06 77.47 81.87 86.25 72 74 76 78 80 82 84 86 88 0 200000 400000 600000 800000 1000000 Vo n m is se s st re ss ( M Pa )
