ANALISA DISTRIBUSI TEGANGAN PADA CAST WHEEL HONDA SUPRA
X 125 TERHADAP BEBAN STATIK DENGAN MENGGUNAKAN
SOFTWARE BERBASIS OPEN SOURCE ELMER 8.2
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Oleh:
Wachid Sedyo Prakoso NIM. I0412052
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN
Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa saya Nama : Wachid Sedyo Prakoso
NIM : I0412052
Program Studi : S-1 Teknik Mesin
Menyatakan dalam skripsi dengan judul “Analisa Distribusi Tegangan Pada Cast Wheel Honda Supra X 125 Terhadap Beban Statik Dengan Menggunakan
Software Berbasis Open Source Elmer 8.2” tidak terdapat karya yang pernah diajukan
untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan sepanjang sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Jika terdapat hal-hal yang tidak sesuai dengan ini, maka saya bersedia derajat kesarjanaan saya dicabut.
Surakarta, 25 Oktober 2017
v
HALAMAN PERSEMBAHAN
Alhamdulillah, segala puji bagi Allah SWT atas segala nikmat dan karunia
yang diberikan sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Dengan
mengucapkan rasa syukur kepada Allah SWT, karya ini saya persembahkan
kepada:
Ibuku tersayang Endang Widaningsih yang selalu mendoakan untuk
kebaikan anak-anaknya, serta kasih sayang yang sangat dalam untuk kami
semua
Bapakku Kuswantoro yang saya banggakan yang selalu bekerja keras
dan selalu berdoa untuk kebaikan kami sekeluarga
Almarhumah simbah Suwasti Harto Widjojo yang telah membesarkan
dan mendidik saya dari kecil.
Adik-adik yang selalu saya sayangi Isnaen Hertanti Febriana dan Zalza
Marbella yang selalu memberi motivasi untuk segera menyelesaikan tugas
akhir ini
Serta semua keluarga besar yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu
Mustika Ari Nugraheni yang telah memberikan semangat tersendiri
dalam pengerjaan skripsi ini
Bapak Purwadi Joko Widodo dan Bapak Heru Sukanto yang selalu
memberikan bimbingan dan ilmu kepada saya yang InsyaAllah akan
bermanfaat bagi saya di masa depan
Semua sahabat di Teknik Mesin UNS terutama angkatan 2012
(Camro): Abdul,Agil, Agung, Aldi, Alfi, Apri, Bayu, Bagus, Bima, Cahyo,
Dandy, Dharma, Fachri, Faishal, Frans, Guntur, Tommy, Baim, Ivan, Olif,
Lasikun, Rizqi, Mahfudz, Asfar, Andy, Mirsa, Oky, Ditya, Afit, Rama, Rezha,
Ifa, Ridwan, Syarif, Alam, Vidi, Wahyu, Bilal, Zulfi yang selalu berjuang dari
Rekan geng rempong , Tim KKN Desa Kembang 2016 dan Sahabatku
semua yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu yang telah memberikan
vii
Analisa Distribusi Tegangan Pada Cast Wheel Honda Supra X 125 Terhadap
Beban Statik Dengan Menggunakan
Software Berbasis Open Source Elmer 8.2
Wachid Sedyo Prakoso
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta, Indonesia
E-mail: [email protected]
ABSTRAK
Velg merupakan sarana penggerak dari motor untuk dapat bergerak maju maupun mundur. Velg yang sering beredar di pasaran yaitu cast wheel. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui distribusi tegangan pada cast wheel Honda Supra X 125 terhadap beban statik. Cast wheel yang diuji memiliki ukuran diameter sebesar 17 inch dengan palang pada cast wheel sebanyak 5. Material yang digunakan adalah Aluminum Alloy 6061 dengan massa jenis dari material yang digunakan pada cast wheel sebesar 2700 kg/m3 serta ultimate tensile strength sebesar 310 Mpa. Cast wheel tersebut memiliki
yield strength sebesar 276 Mpa dan modulus of elasticity sebesar 68,9 Gpa. Simulasi ini menggunakan software open source Elmer 8.2 untuk mendapatkan hasil dari distribusi tegangan. Meshing yang dilakukan pada saat simulasi menggunakan meshing triangular. Untuk pembebanan diberikan oleh pembebanan dari motor tersebut, beban dari penumpang,beban toleransi serta terdapat cast wheel tersebut mendapat tekanan dari tekanan udara dalam ban sebesar 35 Psi. Setelah dilakukan simulasi cast wheel menggunakan software open source Elmer 8.2 menghasilkan tegangan maksimum sebesar 7,5x108 Pa dan tegangan minimum sebesar 1x107,5 Pa.
Distribution Of Stress Analysis On Cast Wheel Honda Supra X 125 Against Static Load Using
Open Source Software Elmer 8.2
Wachid Sedyo Prakoso
Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering Sebelas Maret University
Surakarta, Indonesia
E-mail: [email protected]
ABSTRACT
Wheels is a means of propulsion of the motor to move forward or backward. Wheels are often circulating in the market that is cast wheel. This research was conducted to know the distribution of stress on Honda Supra X 125 cast wheel to static load. The cast wheel tested has a diameter of 17 inch with a crossbar on the cast wheel of 5. The material used is Aluminum Alloy 6061 with density of material used in cast wheel of 2700 kg/m3 and ultimate tensile strength of 310 MPa . The cast wheel has a yield
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat melaksanakan dan menyelesaikan Skripsi “ANALISA DISTRIBUSI TEGANGAN PADA CAST WHEEL HONDA SUPRA X 125 TERHADAP BEBAN STATIK DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE BERBASIS OPEN SOURCE ELMER 8.2” ini dengan lancar dan baik.
Skripsi ini disusun guna memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Program Studi Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Dalam pelaksanaan hingga penyelesaian skripsi ini tidak mungkin dapat tercapai tanpa bantuan dari berbagai, baik secara langsung ataupun tidak langsung. Maka pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan skripsi ini, terutama kepada: 1. Bapak Purwadi Joko Widodo, ST, M.Kom., selaku Pembimbing I yang senantiasa membimbing, mengarahkan, memberikan nasehat dan menularkan ilmunya dalam menyelesaikan skripsi ini.
2. Bapak Heru Sukanto, ST, MT., selaku Pembimbing II yang turut serta membimbing dan memberikan arahan berharga bagi penulis.
3. Bapak R. Lulus Lambang G.H., ST, MT. dan bapak Dr. Joko Triyono, ST, MT, selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan dan saran yang membangun dalam skripsi ini.
4. Bapak Prof. Dr. Dwi Aries Himawanto ST,MT., selaku pembimbing akademik yang telah membimbing, memberikan nasehat, memotivasi dan memberikan bekal pengalaman di Universitas Sebelas Maret.
6. Seluruh Dosen serta Staf di Program Studi Teknik Mesin yang turut serta mendidik dan membantu penulis hingga menyelesaikan studi S1.
7. Bapak, ibu, dan seluruh keluarga yang selalu memberikan doa restu, motivasi dan dukungan secara material maupun spiritual.
8. Teman-teman “CAMRO” Teknik Mesin 2012 senasib seperjuangan yang telah mendorong penulis untuk lebih maju selama lebih dari empat tahun menjalani perkuliahan di Program Studi Teknik Mesin.
9. Tri Ananta Mustika Alam selaku teman satu penelitian mengenai simulasi yang lebih dari setahun saling bekerjasama dan banyak membantu dalam penyelesaian skripsi ini.
10. Semua pihak yang telah membantu dalam melaksanakan dan menyusun laporan Tugas Akhir ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penyusunan laporan skripsi ini. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan adanya masukan dan saran yang membangun demi tercapainya laporan skripsi yang lebih baik dan sempurna di kemudian hari.
Akhir kata, penulis berharap semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua dan bagi penulis pada khususnya.
Surakarta, Oktober 2017
xi DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENUGASAN ... ii
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
HALAMAN KEASLIAN ... iv
HALAMAN PERSEMBAHAN ... v
ABSTRAK ... vii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR NOTASI ... xv
DAFTAR LAMPIRAN ... xvi
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Perumusan Masalah ... 3
1.3. Batasan Masalah ... 3
1.4. Tujuan Penelitian ... 3
1.5. Manfaat Penelitian ... 3
1.6. Sistematika Penulisan ... 3
BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka ... 5
2.2. Open Source ... 9
2.3. Software Solidwork ... 10
2.4. Software Elmer ... 11
2.5. Software Ansys 16 Static Structural ... 11
2.6. Velg ... 12
2.6.1. Velg Besi(Velg jari-jari) ... 12
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Lokasi Penelitian ... 20
3.2. Sampel Penelitian ... 20
3.3. Alat Penelitian ... 20
3.4. Parameter Penelitian ... 21
3.5. Pelaksanaan Penelitian ... 21
3.6. Diagram Alir ... 22
BAB IV DATA DAN ANALISA 4.1. Validasi Penelitian ... 23
4.2. Validasi Pembebanan ... 24
4.3. Analisa Pressure ... 25
4.4. Simulasi Elmer ... 26
4.4.1. Meshing ... 26
4.4.2. Pembebanan ... 27
4.4.3. Simulasi Tegangan ... 29
4.5. Validasi Ansys ... 29
4.5.1. Meshing ... 30
4.5.2. Simulasi Pembebanan ... 31
4.5.3. Simulasi Validasi tegangan velg Honda Supra X 125 ... 32
4.6. Analisa Simulasi Distribusi Tegangan Software Elmer ... 33
BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan ... 33
5.2. Saran ... 33
DAFTAR PUSTAKA ... 35
xiii
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tegangan Ekuivalen pada kecepatan 40 km/jam ... 6
Gambar 2.2 Umur Kelelahan dari roda pada test kelelahan (a) Radial Fatique Test ... 8
(b) Cornering Fatique Test ... 8
Gambar 2.3 Logo Software Solidworks ... 11
Gambar 2.4 Icon Elmer ... 11
Gambar 2.5 Tampilan depanAnsys 16 Static Structural ... 12
Gambar 2.6 Velg besi ... 13
Gambar 2.7 Velg aluminium ... 13
Gambar 2.8 Velg cast wheel ... 14
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ... 22
Gambar 4.1 Gambar 2D cast wheel Honda Supra X 125 ... 24
Gambar 4.2 Diagram Benda Bebas Sepeda Motor ... 24
Gambar 4.3 Meshing Elmer... 26
Gambar 4.4 Meshing pada bagian tengah velg ... 27
Gambar 4.5 Pembebanan Elmer pada bagian lingkaran dalam ... 28
Gambar 4.6 Pembebanan Elmer pada bagian luar ... 28
Gambar 4.7 Pembebanan Elmer akibat pressure ... 28
Gambar 4.8 Simulasi software Elmer... 29
Gambar 4.9 Meshing Ansys 16 Static Structural ... 30
Gambar 4.10 Meshing pada bagian perpotongan ... 30
Gambar 4.11 Pembebanan Ansys pada bagian lingkaran dalam ... 31
Gambar 4.12 Pembebanan Ansys pada bagian luar ... 31
Gambar 4.13 Pembebanan Ansys akibat pressure ... 32
xv
DAFTAR NOTASI
F = Gaya (N) m = massa (kg)
g = percepatan gravitasi (m/s2)
𝜎 = tegangan tarik yang terjadi(Pa)
𝐴 = Luasan permukaan yang dikenai gaya(m2)
τ = tegangan geser yang terjadi (Pa)
𝜀 = regangan
𝛥𝐿 = Selisih panjang (m)
𝐿0 = Panjang awal (m)
𝐿1 = Panjang akhir (m)
𝜎𝑚𝑖𝑠𝑒𝑠 = tegangan von mises
𝜎𝑥 = tegangan pada sumbu x
𝜎𝑦 = tegangan pada sumbu y
DAFTAR LAMPIRAN
