SIMULASI BEBAN STATIS PADA RANGKA MOBIL
GOKART LISTRIK TMUG 03 DENGAN MENGGUNAKAN
SOLIDWORKS 2014
Agus Supriatna 20412401
Teknik Mesin
Pembimbing: Dr. RR. Sri Poernomo Sari, ST., MT.
LATAR BELAKANG
Energi terbarukan merupakan energi yang sangat tepat demi untuk keberlangsungan Hidup manusia.
Dengan keadaan saat ini bumi semakin panas dengan konsumsi manusia dengan ketergantungan pada bahan bakar fosil sehingga mengakibatkan pemanasan global.Dengan memanfaatkan energi terbarukan salasatu energi yang efisien diantaranya ialah energi matahari.
Energi matahari yang ramah lingkungan merupakan jawaban yang tepat untuk penerapan sumber energi untuk otomotif dunia saat ini. Terciptanya sumber energi ramah lingkungan merupakan suatu terobosan baru bagi dunia otomotif dunia, dengan tidak menggunakan setengah atau keseluruhan dari bahan bakar minyak.
Rangka mobil merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari mobil, terutama bagi mobil listrik. Mobil
listrik sebagai salah satu hasil perkembangan teknologi saat ini masih banyak yang berupa prototype maupun
percobaan, dengan begitu masih banyak melalui tahapan berbagai macam analisa guna menciptakan mobil
listrik yang sesuai dengan permintaan pasar
TUJUAN PENELITIAN
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian yang dilakukan pada Rangka Gokart tersebut, yaitu:
• Menganalisa rangka beban statis Gokart Listrik TMUG 03 dengan menggunakan software Solidworks 2014.
• Menganalisis Von mises pada rangka Mobil Listrik TMUG03.
• Mengetahui Displacement pada rangka Mobil Listrik TMUG 03
• Menganalisis faktor keamanan pada rangka Gokart Listrik TMUG03 setelah diberikan beban dan
komponen lainnya
Rangka
Rangka merupakan adalah bagian dari kendaraan bermotor yang mendukung mesin, kopling, transmisi, sistem suspensi, sistem rem, bodi (badan) mobil, diferensial, dan komponen lainnya. Rangka mobil mempunyai banyak variasi bentuk. Pada umumnya, rangka disusun dari dua buah balok memanjang dan dihubungkan dengan balok melintang . Bagian depan rangkaian dibuat sedikit mengecil ke dalam yang berfungsi sebagai tempat pemasangan peralatan kemudi dan untuk dapat memberikan keleluasan pergerakan pengemudi
Syarat utama yang harus terpenuhi adalah material yang dimana material tersebut
harus memiliki kekuatan untuk menopang beban dari kendaraan.
Bentuk Geometri
Membuat gambar 3D rangka Mobil Listrik TMUG 03 dengan menggunakan Solidworks 2014.
Pemilihan Material
Klik tool bar Pilih material yang akan di terapkan terhadap Rangka yang akan di analisis
Constraint
Pada suatu analisa statis selalu terdapat bagian
pada part yang dianggap kaku atau diam tidak
bergerak (fix). Bagian atau part yang dianggap fix
ini dapat berupa permukaan yang rata atau
berhubungan dengan komponen yang lainnya
Force Load
Pembebanan pertama sebesar 147,15 N
Force load
Pembebanan kedua sebesar 246, 231 N
Meshing
Meshing adalah suatu proses yang digunakan
untuk membagi bagian yang dianalisa menjadi bagian-bagian kecil yang disebut discretinging atau diskristisasi. Bagian kecil ini disebut elemen, yang terdiri dari titik sudut yang disebut sebagai node dan daerah yang terbentuk dari titik-titik tersebut.
Analisa (Simulate)
Setelah semua input data (tahapan) sudah di masukan, maka untuk menjalankan analisis dilakukan dengan cara mengklik kanan pada mesh ” lalu pilih “create mesh”
lalu klik “run
”
Result Summary
Von mises stress
Von Mises Stress maksimal terjadi pada part komponen di bagian roda belakang , dengan nilai sebesar 64,78 Mpa
Perhitungan Von Mises
Untuk menghitung nilai von mises pada Rangka terlebih dahulu dilakukan perhitungan luas penampang dan tegangan geser. Untuk perhitungan luas penampang dilakukan dengan persamaan rumus ( 2.16 ) dengan contoh perhitungan sebagai berikut :
Setelah didapat nilai luas penampang rangka , maka dilakukan
perhitungan tegangan terhadap rangka untuk mengetahui nilai terhadap rangka maka digunakan rumus pada persamaan ( 2.15 ) . Dengan
contoh perhitungan sebagai berikut .
Tahap selanjutnya yaitu mencari tegangan geser terhadap rangka dengan persamaan ( 2.16 ) Dengan contoh perhitungan sebagai berikut
Setelah didapat nilai tegangan geser , maka dilakukan perhitungan untuk mengetahui nilai dari tegangan maksimal. Adapun rumusnya menggunakan persamaan ( 2.24 ) dengan contoh perhitungan sebagai berikut .
Hasil tegangan von mises maksimal adalah sebesar 63.36 x 10 ^6 N/m2 , maka persentase galat hasil perhitungan manual dengan hasil perhitungan software adalah sebagai berikut
Displacement
Displacement maksimal terjadi pada part pada
tempat duduk pengemudi, terjadi perubahan sebesar 2,491 mm
Displacement atau
pergerakan yang terjadi akibat beban yang
terdapat pada rangka.
Tinggi rendahnya nilai pergerakan tergantung pada tinggi rendahnya Force Load yang
diberlakukan pada setiap part dari rangka mobil
tersebut. Berikut adalah
gambar dari hasil simulai
Displacement.
Perhitungan Displacement
Karena penampangnya berbentuk lingkaran, maka persamaan momen inersianya menggunakan
persamaan rumus (2.10 ) dengan contoh perhitungan sebagai berikut :
Setelah diketahui hasil momen inersia, maka didapat nilai untuk defleksi yang terjadi pada rangka Gokart mobil listrik TMUG03 dengan menggunakan persamaan rumus ( 2.10 ) sebagai berikut.
Untuk hasil displacement dapat dilihat bahwa rangka dapat menerima beban dari pengemudi dan komponen lainya akan mengalami displacement sebesar 2,16210821 mm. Maka persentase galat dari perhitungan manual dengan perhitungan software dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut.
Faktor Keamanan
Faktor Keamanan adalah standar nilai keamanan dari suatu komponen yang akan di analisis atau alat yang dimana dibuat dengan suatu skala pembagian. Nilai maksimal dari Safety Factor rangka gokart ini adalah 1.000 fos, sedangkan nilai minimalnya yaitu 8,513 fos.
Perhitungan Faktor Keamanan
Safety factor atau faktor keamanan merupakan suatu batas aman dari suatu alat yang sudah menjadi standar ketetapan. Pada hasil simulasi ini di dapat bahwa nilai maksimal dari safety factor adalah 8.513 fos sedangkan untuk nilai minimalnya adalah 1,039 x fos. Safety factor didapatkan dari persamaan rumus ( 2.26 ) hasil perhitungan berikut :
Dari perhitungan tersebut di dapatkan bahwa nilai SF adalah sebesar 8,513 fos. Pada software, jarak antar nilai minimum dan maksimum dari safety factor berkisar dari 1,039 x fos – 8,513 fos . Dengan begitu nilai 3.580 masih dianggap sebagai batas aman. Berikut adalah gambar dari hasil simulasi safety factor.
Perhitungan Pembagian Pembebanan
A = Roda depan B = Beban engemudi C = Roda belakang
WA = 3.5 kg (front part) = 3.5 kg
WB = 60 kg ( beban pengemudi) = 60 kg
WC = 10 kg ( baterai) + 5 kg ( motor listrik) + 1,3 kg ( rangka atas ) + 2,4 kg (panel surya) = 18.7 kg
WAC = 20,54 kg (rangka)
Selanjutnya mencari gaya atau beban yang dialami roda depan (titik A) :
Menghitung Beban pada roda Depan (titik A ) ΣTA = 0
NA + NC – WA –WB – WAC – WC = 0 NA + NC = WA + WB – WAC + WC
= 3.5 kg + 60 kg + 20.54 kg + 18.7 kg NA = 102.74 kg – NC
NA + NC = 102.74 kg NA = 102,74 – NC
Tahap kedua mencari beban pada roda belakang (titik c ) :
( NA x 0 ) – ( WA . 0 ) – (WAC. ½ L) – WB . ( LWB ) – LAC .WC + NC . WC
0 = 0 – 0 – 20.54 . 80 – ( 60 . 100 ) - ( 160. 18.7 ) + 160 . NC
0 = - 1643.2 – 6000 – 2992 + 160 . NC 160 NC = 9635.2
