BAB II LANDASAN TEORI

6

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Sistem Bumper

Bumper merupakan sebuah alat pengaman atau bagian mobil yang berada di depan dan di belakang paling luar di dalam sebuah mobil. Bentuk dan macam bumper pada mobil sangat bervariasi, tergantung jenis dan model mobil tersebut.

Bumper kendaraan pada asalnya adalah sebuah besi kukuh yang diperkenalkan oleh Nesselsdorfer Wagenbau-Fabriksgesellschaft dari Czech pada tahun 1897.

Bumper yang benar-benar berfungsi untuk menyerap tekanan ketika benturan muncul pada tahun 1901 yang diperkenalkan di Britain oleh Frederick Simms, seorang jurutera mekanikal dari Jerman yang pernah bekerjasama dengan Daimler Motor. Bumper mobil telah dipatenkan oleh Frederick Simms pada tahun 1905 (Abdul, 2018).

Gambar 1. Ilustrasi bumper besi mobil (Sumber: https://www.google.co.id)

Pada awalnya bumper sebuah mobil terbuat dari besi baja, sehingga mobil pada saat itu cenderung berdampak bobotnya berat. Kemudian seiring berjalannya waktu dan perkembangan zaman pada saat ini semua industri mobil banyak menggunakan bumper yang terbuat dari bahan fiber. Bumper berbahan fiber ini cenderung kurang aman, dikarenakan bumper berbahan fiber mudah patah atau hancur. Namun di sisi lain bumper berbahan fiber mudah untuk di bentuk dan divariasi sesuai jenis dan model mobil tersebut serta meningkatkan akselerasi pada mobil. Ada beberapa faktor yang harus dipertimbangkan dalam memilih sebuah bumper untuk mobil. Faktor yang paling penting adalah kemampuan sistem bumper untuk menyerap energi yang cukup untuk memenuhi original

equipment manufacturers (OEMs) internal agar dapat memenuhi syarat sebagai bumper standar (Satrijo, 2011).

Gambar 2. Ilustrasi bumper fiber mobil (Sumber: https://www.google.co.id)

Menurut Steel Market Development institute (2013), dibuat sistem bumper

kendaraan secara umum:

Gambar 3. Sistem bumper secara umum

1. Fascia/Cover

Bumper fascia didesain untuk memenuhi beberapa persyaratan misalnya

aerodinamis, estetika sehingga mampu menarik konsumen. Bentuk khas dari fascia adalah permainan banyak kurva dan dibuat dari salah satu dari tiga bahan:

polypropylene, poliuretan atau polikarbonat.

2. Penyerap Energi

Energi peredam yang dirancang untuk menyerap sebagian dari energi kinetik dari tabrakan kendaraan.Peredam energi sangat efektif dalam dampak kecepatan rendah.Jenis penyerap energi termasuk busa, desain sarang lebah dan perangkat mekanis. Semua busa dan desain sarang lebah peredam terbuat dari salah satu dari tiga bahan: polypropylene, poliuretan atau polyethylene. Dalam beberapa sistem

bumper, balok penguat itu sendiri dirancang untuk menyerap energi dan peredam

energi terpisah tidak diperlukan.

3. Penguatan Beam

Balok penguat adalah komponen kunci dari sistem bumper.Balok Penguatan membantu menyerap energi kinetik dari tabrakan.Masalah desain untuk penguatan balok meliputi kekuatan, manufakturabilitas, berat, daur ulang dan biaya.

Penampang balok dari proses roll bentuk kotak, C atau saluran, dan topi.

Finite Element Method (FEM) atau biasanya disebut Finite Element Analysis (FEA), adalah prosedur numeris yang dapat dipakai untuk menyelsaikan masalah- masalah dalam bidang rekayasa (engineering), seperti analisa tegangan pada struktur, frekuensi pribadi dan mode shape-nya, perpindahaan panas, elektromagnetis, dan aliran fluida (Moaveni).

2.2 Bahan Komposit

2.2.1 Material Komposit Serat (Fiberglass)

Komposit adalah suatu material yang terbentuk dari kombinasi dua atau lebih material pembentuknya melalui campuran yang tidak homogen, dimana sifat mekanik dari masing-masing material pembentuknya berbeda (Matthews &

Rawlings, 1994). Material polimer yang diperkuat dengan serat gelas atau yang

biasa disebut dengan fiberglass, sejumlah besar serat yang kaku, pendek dan kuat terdispersi secara acak dalam matriks resin termoset yang memiliki sifat lebih lemah namun tangguh. Filamen yang digunakan komposit umumnya berdiameter sekitar 10µm. Filamen kontinu yang terbentang sepanjang atau pendek (diskontinu) komponen dengan orientasi yang sama atau orientasi acak bahkan berupa tenunan (Smallman dan Bishop, 1999).

Menurut Nayiroh (2013)

b

eberapa definisi komposit sebagai berikut

 Tingkat dasar : pada molekul tunggal dan kisi kristal, bila material yang disusun dari dua atom atau lebih disebut komposit (contoh senyawa, paduan, polymer dan keramik)

 Mikrostruktur : pada kristal, phase dan senyawa, bila material disusun dari dua phase atau senyawa atau lebih disebut komposit (contoh paduan Fe dan C)

 Makrostruktur : material yang disusun dari campuran dua atau

lebih penyusun makro yang berbeda dalam bentuk dan/atau

komposisi dan tidak larut satu dengan yang lain disebut material komposit (definisi secara makro ini yang biasa dipakai)

1. Tujuan pembuatan material komposit Berikut ini adalah tujuan dari dibentuknya komposit, yaitu sebagai berikut :

 Memperbaiki sifat mekanik dan/atau sifat spesifik tertentu Mempermudah design yang sulit pada manufaktur

 Keleluasaan dalam bentuk/design yang dapat menghemat biaya

 Menjadikan bahan lebih ringan

2. Penyusun Komposit Komposit pada umumnya terdiri dari 2 fasa:

A. Matriks Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau fraksi volume terbesar (dominan). Matriks mempunyai fungsi sebagai berikut :

A. Mentransfer tegangan ke serat.

B. Membentuk ikatan koheren, permukaan matrik/serat.

C. Melindungi serat.

D. Memisahkan serat.

E. Melepas ikatan.

F. Tetap stabil setelah proses manufaktur.

Gambar 4. Ilustrasi matriks pada komposit

B. Reinforcement atau Filler atau Fiber Salah satu bagian utama dari

komposit adalah reinforcement (penguat) yang berfungsi sebagai

penanggung beban utama pada komposit.

Gambar 5. Ilustrasi reinforcement pada komposit (Sumber: https://www.google.co.id)

Adanya dua penyusun komposit atau lebih menimbulkan beberapa daerah dan istilah penyebutannya; Matrik (penyusun dengan fraksi volume terbesar), Penguat (Penahan beban utama), Interphase (pelekat antar dua penyusun), interface (permukaan phase yang berbatasan dengan phase lain)

2.2.2 Jenis Komposit yang diperkuat serat

Menurut Porwanto (2007), komposit serat adalah komposit yang terdiri

dari serat dan matriks. Fungsi utama dari serat adalah sebagai penopang kekuatan

dari komposit, sehingga tinggi rendahnya kekuatan komposit sangat tergantung

dari serat yang digunakan, karena tegangan yang dikenakan pada komposit

mulanya diterima oleh matrik akan diteruskan kepada serat, sehingga serat akan

menahan beban sampai beban maksimum. Oleh karena itu serat harus mempunyai

tegangan tarik dan modulus elastisitas yang lebih tinggi daripada matrik penyusun

komposit. Pemilihan serat atau penguat penyusun pada komposit juga harus

mempertimbangkan beberapa hal salah satunya harga. Hal ini penting karena

sebagai pertimbangan bila akan digunakan pada skala produksi besar.

Jenis komposit serat terbagi menjadi 4 macam yaitu:

 Continous fiber composite (komposit diperkuat dengan serat kontinue),

 Woven fiber composite (komposit diperkuat dengan serat anyaman),

 Chopped fiber composite (komposit diperkuat serat pendek/acak),

 Hybrid composite (komposit diperkuat serat kontinyu dan serat acak).

Polimer yang diperkuat gelas mulai dikembangkan pada awal tahun 1940- an (GRP, glass-reinforce polymers) dan merupakan pelopor dari komposit matriks-polimer, -logam, -dan keramik masa kini. Prosedur fabrikasi tipikal untuk GRP adalah dengan menambahkan campuran resin poliester, bahan curring, dan katalis pada serat gelas-E rendah alkali (53SiO

₂

-18CaO-14Al

₂

O

₃

-10B

₂

O

₃

-5MgO).

Reaksi termoseting curring, terjadi pada temperatur kurang dari 150˚C. Karena biaya yang relatif rendah, kekakuan dan mudah difabrikasi maka GRP digunakan secara luas dibidang rekayasa, bahkan untuk kostruksi yang besar (seperti tanki penimbunan dan silo, wadah cadangan di bidang pertambangan).

Metode utama fabrikasi komposit matriks-polimer adalah sebagai berikut:

1. Penyusunan dengan tangan atau penyemprotan lapisan 2. Pencetakan-press dengan pasangan die panas

3. Pencetakan-vakum 4. Cetak otoklave

5. Pencetakan transfer resin

6. Pencetakan-injeksi reaksi yang diperkuat (RRIM, reinforced reaction

injection moulding)

7. Pultrusi, dan

8. Penggulungan filamen.

Secara umum, metode tersebut menyatukan serat dengan resin yang basah selama pemrosesan atau menggunakan bentuk yang telah diresapi (pre-pregs) di mana serat dan resin termoset di pra-kombinasikan. Pre-pregs dibuat dari roving, alas atau searat yang ditenun (yang diresapi dengan resin) disusul pemanasan agar mulai terjadi curing parsial. Tahap – B dari polimerisasi ini diawetkan dengan penyimpanan pada temperatur rendah sampai tiba waktu pemrosesan. Dengan menggunakan infiltrasi pre-pregs, orientasi dan kadar serat dapat dikendalikan, sehingga dapat dihasilkan komposit matriks-polimer (PMC) dengan mutu handal yang berbasis produksi-masal otomatik. Pada setiap metode tersebut harus diperhatikan agar udara atau uap tidak terperangkap dalam komposit dan membentuk void yang mengurangi kekuatan polimer tersebut. Void seringkali terbentuk di antarmuka serat/matriks dan diantara pilinan lapisan komposit (Bishop,1999)

Menurut Perdana (2018), bahan pembentuk komposit yang umumnya digunakan yaitu:

 Resin

Bahan ini berwujud cairan kental seperti lem. Resin ada yang berwarna maupun bening. Berfungsi untuk mencairkan/ melarutkan sekaligus juga mengeraskan semua bahan yang akan dicampur. Biasanya bahan ini dijual dalam literan atau dikemas dalam kaleng.

 Serat

Serat adalah bahan berupa potongan-potongan kecil maupun memanjang yang berasal dari material sintetis atau alami yang dapat membentuk suatu komponen secara utuh dengan suatu perlakuan. Fungsi dari serat pada komposit untuk memperkuat campuran resin sehingga hasil dari pembentukan komposit dapat kuat dan kokoh.

 Katalis

Katalis adalah zat kimia yang membantu mempercepat proses pengerasan (curing). Pengeras bergabung secara kimia dengan bahan rekatannya.

Pengerasan dapat berupa monomer, polimer atau senyawa campuran.

Tanpa tambahan katalis reaksi proses awal perubahan bentuk resin dari

bentuk cair menjadi bentuk padat (polimerisasi) pada temperatur kamar 27˚ atau pengerasan antar komponen resin menjadi sangat lama bahkan bisa berbulan-bulan.

 Accelarator (Promoter)

Bahan pendukung yang berfungsi agar katalis dan polyester resin dapat berpolimerisasi pada temperatur kamar dengan waktu yang relatif lebih cepat.

 Lapisan Pelepas (Mold Releace)

Merupakan lapisan yang berfungsi untuk mencegah laminate lengket dengan cetakan. Mold releace yang umum dipergunakan yaitu mold

releace wax (misalnya Mirror Glaze)

2.2.3 Sifat – sifat Polimer

Menurut Surdia dan Saito (1992), pada bumper mobil yang menggunakan bahan fiber yang termasuk dalam bahan polimer mempunyai macam – macam sifat khas bahan polimer pada umumnya adalah sebagai berikut :

1. Ongkos pembuatan lebih rendah dari pada logam dan keramik dikarenakan kemampuan cetak yang baik, yaitu dengan penyuntikan, penekanan, 2. Memiliki ketahanan yang baik terhadap air dan zat kimia.

3. Bahan polimer umumnya lebih murah.

4. Bahan polimer sangat berbeda dengan logam dan keramik yang memiliki ketahanan panas jauh diatas polimer sehingga bahan polimer kurang tahan panas.

5. Bahan polimer yang keras masih memiliki kekerasan permukaan yang sangat kurang.

6. Beberapa bahan polimer memiliki koefisien gesek yang kecil sehingga menjadi bahan tahan abrasi untuk beberapa bahan polimer.

Menurut Januastuti (2015), polimer sintetis yang pertama kali yang dikenal

adalah bakelit yaitu hasil kondensasi fenol dengan formaldehida, yang ditemukan

oleh kimiawan kelahiran Belgia Leo Baekeland pada tahun 1907. Bakelit

merupakan salah satu jenis dari produk-produk konsumsi yang dipakai secara luas. Beberapa contoh polimer yang Polimer Monomer Polimerisasi Contoh Pati/amilum Glukosa Kondensasi Biji-bijian, akar umbi Selulosa Glukosa Kondensasi Sayur, Kayu, Kapas Protein Asam amino Kondensasi Susu, daging, telur, wol, sutera Asam nukleat Nukleotida Kondensasi Molekul DNA dan RNA (sel) Karet alam Isoprena Adisi Getah pohon karet 6 dibuat oleh pabrik adalah nylon dan poliester, kantong plastik dan botol, pita karet, dan masih banyak produk lain yang ada pada kehidupan sehari-hari. Berdasarkan sifatnya terhadap panas, polimer dapat dibedakan atas polimer termoplastik (tidak tahan panas, seperti plastik) dan polimer termosting (tahan panas, seperti melamin). Klasifikasi polimer ini dibedakan menjadi dua, yaitu polimer termoplastik dan polimer termoseting.

Menurut Arnata (2015), berdasarkan sifat-sifatnya polimer dapat dibagi ke dalam tiga kelompok umum, yaitu elastomer, serat, dan plastik. Ciri elastomer adalah kemampuannya untuk diregang di bawah tekanan (direntangkan) dan dapat kembali pada bentuk awalnya bila tekanan dikurangi (elastis). Contoh elastomer antara lain ialah karet (alam maupun sintetis) dan silikon.

Serat adalah polimer yang mempunyai sifat gaya regang yang tinggi di sepanjang sumbunya. Serat merupakan polimer seperti benang yang dapat ditenun menjadi kain. Kapas, wool, dan sutera adalah contoh-contoh dari serat alam.

Beberapa serat sintetis seperti nilon, orlon, dan dacron, mempunyai sifat tambahan yang menguntungkan yaitu gaya regangnya bertambah; lebih ringan, penyerapan kelembaban rendah; tahan terhadap ngengat, jamur, kebusukan, dan cendawan; serta tidak keriput.

Plastik mempunyai sifat di antara elastomer dan serat, yang mempunyai

bermacam-macam sifat pada suhu kamar. Contohnya ialah polistirena (PS) dan

polipropilena (PP). Polistirena bersifat kaku dan getas, sedangkan polipropilena

bersifat sangat keras, tahan benturan, tahan sobek, dan lentur dalam bentuk

lembaran tipis.

Dari tiga kelompok tersebut polimer dapat digolongkan berdasarkan sifat kimia, fisika, mekanika, dan termal. Berikut ini penggolongan polimer berdasarkan sifat kimia, fisika, mekanika, dan termal.

1. Sifat Kimia Gaya tarik menarik antara rantai polimer memainkan peranan yang besar terhadap sifat polimer. Karena rantai polimer sangat panjang, gaya antar rantai menjadi berlipat ganda dibandingkan tarik menarik antara molekul biasa. Gugus samping yang berbeda dapat mengakibatkan polimer berikatan ion atau ikatan hidrogen pada rantai yang sama. Semakin kuat gaya akan berakibat naiknya kuat tarik, titik leleh, dan tingkat kristalinitas. Gaya intermolekuler pada polimer dapat dipengaruhi oleh dipol pada unit monomer. Polimer yang mengandung gugus amida atau karbonil dapat membentuk ikatan hydrogen antara rantai yang berdekatan. Atom hidrogen yang bermuatan positif pada gugus N-H akan tertarik kuat pada oksigen yang bermuatan negative pada gugus C=O. ikatan hidrogen yang kuat ini akan berimbas pada naiknya kuat tarik dan titik leleh, misalnya pada polimer yang mengandung uretan atau urea. Polyester mempunyai ikatan dipol-dipol antara atom oksigen pada C=O dengan atom hydrogen pada gugus C-H. ikatan dipol tidak sekuat pada ikatan hydrogen, jadi titik leleh polyester lebih rendah, tetapi mempunyai fleksibilitas yang tinggi

2. Sifat Fisik Beberapa faktor yang mempengaruhi sifat fisik polimer sebagai berikut.

 Panjang rata-rata rantai polimer Kekuatan dan titik leleh naik dengan bertambah panjangnya rantai polimer.

 Gaya antarmolekul Jika gaya antar molekul pada rantai polimer besar maka polimer akan menjadi kuat dan sukar meleleh.

 Percabangan Rantai polimer yang bercabang banyak memiliki daya tegang rendah dan mudah meleleh

 Ikatan silang antar rantai polimer Ikatan silang antar rantai polimer

menyebabkan terjadinya jaringan yang kaku dan membentuk bahan

yang keras. Jika ikatan silang semakin banyak maka polimer semakin kaku dan mudah patah.

 Sifat kristalinitas rantai polimer Polimer berstruktur tidak teratur memil;iki kristanilitas rendah dan bersifat amorf (tidak keras).

Sedangkan polimer dengan struktur teratur mempunyai kristanilita tinggi sehingga lebih kuat dan lebih tahan terhadap bahaan-bahan kimia dan enzim.

3. Sifat Mekanik Menurut Arifianto (2008), sifat mekanik polimer antara lain sebagai berikut :

Kekuatan (Strength) Kekuatan merupakan salah satu sifat mekanik dari polimer. Ada beberapa macam kekuatan dalam polimer, diantaranya yaitu sebagai berikut:

1) Kekuatan Tarik (Tensile Strength) Kekuatan tarik adalah tegangan yang dibutuhkan untuk mematahkan suatu sampel. Kekuatan tarik penting untuk polymer yang akan ditarik, contohnya fiber, harus mempunyai kekuatan tarik yang baik.

2) Compressive strength, Compressive strength adalah ketahanan terhadap tekanan. Beton merupakan contoh material yang memiliki kekuatan tekan yang bagus.

Segala sesuatu yang harus menahan berat dari bawah harus mempunyai kekuatan tekan yang bagus.

3) Flexural strength, Flexural strength adalah ketahanan pada bending (flexing). Polimer mempunyai flexural strength jika dia kuat saat dibengkokkan.

4) Impact strength, adalah ketahanan terhadap tegangan yang datang secara tiba-tiba. Polimer mempunyai kekuatan impak jika dia kuat saat dipukul dengan keras secara tiba-tiba seperti dengan palu.

5) Elongation Elongasi merupakan salah satu jenis

deformasi. Deformasi merupakan perubahan ukuran

yang terjadi saat material di beri gaya.% Elongasi

adalah panjang polimer setelah di beri gaya (L) dibagi dengan panjang sampel sebelum diberi gaya (Lo) kemudian dikalikan 100.

6) Modulus Modulus diukur dengan menghitung tegangan dibagi dengan elongasi. Satuan modulus sama dengan satuan kekuatan (N/cm2).

7) Ketangguhan (Toughness) Ketangguhan adalah pengukuran sebenarnya dari energi yang dapat diserap olehsuatu material sebelum material tersebut patah.

4. Sifat Termal Polimer Sifat khas bahan polimer sangat berubah oleh perubahan temperature. Hal ini disebabkan apabila temperatur berubah, pergerakan molekul karena temperature akan mengubah struktur (terutama struktur yang berdimensi besar). Selanjutnya, Karena panas, oksigen, dan air bersama-sama Sekilas Tentang Polimer 35 memancing reaksi kimia pada molekul, terjadilah depolimerisasi, oksidasi, hidrolisa, dan seterusnya pada temperature tinggi. Sifat termal polimer menurut Arifianto (2008), adalah:

a. Koefisien pemuaian termal Koefisien pemuaian panjang pada film dan serat sering terjadi penyusutan karena panas, karena apabila temperature itu naik, cara pengumpulan molekul berubah oleh pergerakan termal dari molekul.

b. Panas jenis Panas jenis bahan polimer kira-kira 0,25 - 0,55 cal/g/oC yang lebih besar dibandingkan dengan bahan logam, juga lebih besar dibandingkan dengan keramik. Hal ini disebabkan karena panas jenis adalah panas yang digunakan untuk pergerakan termal dari molekul-molekul dalam struktur- strukturnya.

c. Koefisien hantaran termal Koefisien hantaran termal adalah

harga yang penting bagi bahan polimer sehubungan dengan

panas pencetakan dan penggunaan produknya, mekanisme

penghantaran panas pada bahan polimer juga merupakan akibat dari propagasi panas dari pergerakan molekul.

d. Titik tahan panas Kalau temperature bahan polimer naik, maka pergerakan molekul menjadi aktif ke titik transisi. Hal ini dapat menyebabkan modulus elastic dan kekerasannya rendah.

Sedangkan tegangan patahnya lebih kecil dan perpanjangannya lebih besar.

2.2.4 Plastik Termoset

Polimer thermosetting merupakan polimer dengan sifat ketahanan terhadap bahan kimia, pelarut, dan sifat mekanik yang baik Polimer termoset memiliki ketahanan terhadap suhu dan bahan kimia atau pelarut yang disebabkan wujudnya yang cair dan kekentalannya tidak terlalu tinggi (Ojahan, 2015). Oleh karena itu, polimer ini cenderung tidak meleleh jika dipanaskan. Selain itu, polimer termoset tidak dapat dibentuk ulang karena memiliki ikatan crosslink.

Susunan polimer ini bersifat permanen pada bentuk cetak pertama kali. Dalam proses pembentukannya, polimer termoset harus ditambahkan dengan suatu zat (curing agent) agar dapat membentuk suatu material yang solid. Tujuan dari percobaan ini adalah agar dapat lebih memahami secara garis besar bagaimana proses manufaktur polimer termosetting dan mengetahui waktu curing nya (syafii, 2016).

Plastik-plastik termosetting biasanya bersifat keras karena mereka mempunyai ikatan-ikatan silang. Plastik termoset menjadi lebih keras ketika dipanaskan karena panas itu menyebabkan ikatan-ikatan silang lebih mudah terbentuk. Bakelit, poli (melanin formaldehida) dan poli (urea formaldehida) adalah contoh polimer ini. Sekalipun polimerpolimer termoseting lebih sulit untuk dipakai ulang daripada termoplastik, namun polimer tersebut lebih tahan lama (Arnata, 2015)

Menurut Smallman (1999), mengungkapkan dalam industri otomotif ,

panel bodi yang memiliki kekakuan lengkung yang baik dibuat dengan senyawa

cetakan-lembaran (SCM) termoseting. Lembaran ditaruh diatas alat pres cetakan, dipanaskan dan dipres yang menggunakan energi yang cukup rendah.

Produk cetak yang akan digunakan pada temperatur tinggi distabilisasi (post-

curred) dengan suhu panas 100˚C selama kurang lebih 30 menit. Apabila

ditambahkan penguat seperti serat kaca (fiber glass) maka prosesnya disebut dengan reaksi pencetakan-injeksi dengan penguatan (RRIM).

2.3 Metode Elemen Hingga

Menurut Choiron dkk (2014), perkembangan penggunaan MEH dimulai pada masa-masa perang dunia II. Pada tahun 1941, Hrennikoff dan McHenry menggunakan elemen satu dimensi berupa elemen garis, yang sekarang dikenal sebagai elemen batang, untuk menganalisa tegangan pada suatu struktur. Selanjutnya, Courant mengenalkan interpolasi atau fungsi, dan metode kekakuan atau metode perpindahan baru dikembangkan pada tahun 1947 oleh Levy. Metode ini sangat menjanjikan dan berguna untuk analisa statika pada struktur pesawat. Pada masa-masa tersebut dilakukan secara manual atau tanpa menggunakan alat bantu seperti pada masa saat ini. MEH menjadi semakin populer untuk digunakan setelah dikembangkannya prosesor kecepatan tinggi pada komputer.

Pada tahun 1956 analisa dua dimensi menggunakan MEH pertama kali

yang dikenalkan oleh Tuner dan temannya. Mereka berhasil menurunkan

matrik untuk element truss, element batang, dan elemen-elemen untuk analisa

kasus-kasus dua dimensi seperti element segitiga dan segi empat pada

kondisi tegangan bisang. Disamping itu, Tuner dan kawan-kawan

mengenalkan prosedur yang dikenal sebagai metode kekakuan langsung (

direct stiffness method ) dan matrik kekakuan struktrur. Bersama dengan

perkembangan teknologi komputer, hasil kerja dari Tuner dkk menjadi perintis

perkembangan persamaan kekakuan elemen hingga yang diekspresikan dalam

notasi matrik. Istilah metode elemen hingga pertama kali dikenalkan oleh

Clough pada tahun 1960 ketika elemen-elemen segitiga dan segi empat

digunakan untuk analisa tegangan bidang (plane stress). Selanjutnya semenjak itu dikembangkan elemen-elemen yang berbentuk tiga dimensi seperti tetrahedral. Umumnya sebagian besar perkembangan elemen hingga pada tahun 1960 an sesuai untuk regangan dan perpindahan kecil pada perilaku material elastis dengan beban statis. Meskipun demikian untuk kasus defleksi yang besar dan analisa termal dikembangkan oleh Turner. Sedangkan untuk kasus-kasus non linier dipelopori oleh Gallagher. Disamping itu, Gallagher dan Padlog juga berhasil mengembangkan MEH untuk memecahkan kasus-kasu bukling pada tahun 1963. Sedangkan untuk kasus viskoelastisitas dikembangkan oleh Zienkiewicz pada tahun 1968. Pada era 1970-an, dipelopori oleh Belytschko, MEH mampu menyelesaikan kasus-kasus pada struktur yang mengalami deformasi besar dan non linier. Hal ini meningkatkan kemampuan MEH untuk menyelesaikan problem-problem pada struktur.

Semenjak awal perkembangan MEH sampai saat ini banyak mengalami kemajuan yang pesat, dan hampir semua analisa tegangan, defleksi dan deformasi di dalam perancangan struktur menggunakan metode MEH terutama untuk geometri dan kondisi beban yang komplek. Bahkan MEH sudah merupakan mata kuliah wajib yang harus ditempuh oleh mahasiswa yang belajar bidang rekayasa. Saat ini penggunaan dan penelitian MEH yang masih relatif baru adalah dalam bidang bioengineering. Dalam bidang ini penggunaan MEH masih menemukan banyak kesulitan seperti permodelan untuk material dan geometri yang non linier serta tingkat kompleksitas yang relatif lebih tinggi dibanding pada bidang rekayasa.

Meskipun demikian saat ini banyak usaha dilakukan untuk meningkatkan kemampuannya dalam menyelesaikan masalah dalam berbagai bidang rekayasa.

Menurut Putra (2011), Finite element method (metode elemen hingga) atau

FEM adalah salah satu metode numerik yang paling banyak dipakai di dunia

engineering (sipil, mesin, penerbangan, mikroelektronik, bioengineering,

material) dan diajarkan di dunia (baik akademika maupun industri). Usianya lebih

dari 40 tahun, dan hingga kini masih tetap dipakai, bahkan makin disukai.

Metode ini berusaha memecahkan partial differential equations dan persamaan integrasi lainnya yang dihasilkan dari hasil diskritisasi benda kontinum. Meski berupa pendekatan, metode ini dikenal cukup ampuh memecahkan struktur- struktur yang kompleks dalam analisis mekanika benda padat (solid mechanics) dan perpindahan panas (heat transfer). Biasanya matematikawan mencari closed- form solution untuk suatu kasus fisika, dan karena mentok mereka lalu memanfaatkan metode numerik ini untuk memecahkan kasusnya. Metode Elemen Hingga (Finite Element Method, FEM) adalah suatu metode numerik dengan tujuan memperoleh pemecahan pendekatan dari suatu persamaan diferensial parsial (Partial Differential Equation, PDE). Meskipun cikal bakal teori FEM sudah ada sejak tahun 1940-an, baru pada tahun 1970-an metode ini dirumuskan secara formal. Pada awalnya metode ini digunakan dibidang teknik penerbangan untuk perhitungan kekuatan bangun-raga (structure) pesawat pada industri pesawat terbang. Tetapi dewasa ini FEM telah diterapkan dalam berbagai persoalan teknik: seperti struktur, dinamika fluida, perpindahan panas, akustik, maupun elektromagnetik.

Sedangkan menurut Mechanical Brother (2001), metode ini digunakan pada masalah-masalah rekayasa dimana exact solution/analytical solution tidak dapat menyelsaikannya. Inti dari FEM adalah membagi suatu benda yang akan dianalisa, menjadi beberapa bagian dengan jumlah hingga (finite). Bagian-bagian ini disebut elemen yang tiap elemen satu dengan elemen lainnya dihubungkan dengan nodal (node). Kemudian dibangun persamaan matematika yang menjadi reprensentasi benda tersebut. Proses pembagian benda menjadi beberapa bagian disebut meshing.

Untuk menggambarkan dasar pendekatan FEM perhatikan gambar 4. Gambar

4 adalah gambar sebuah plate yang akan dicari distribusi temperaturnya. Bentuk

geometri plate di ”meshing” menjadi bagian-bagian kecil bentuk segitiga untuk

mencari solusi yang berupa distribusi temperatur plate. Sebenarnya kasus ini

dapat diselsaikan dengan cara langsung yaitu dengan persamaan kesetimbangan

panas (heat balance equation). Namun untuk geomtri yang rumit seperti engine block diperlukan FEM untuk mencari distribusi temperatur.

Gambar 6. Meshing pada plate. Sumber: A First Course in Finite Elements.

Jacob Fish & Ted Belytschko

Langkah-langkah dasar dalam finite element analysis atau metode elemen hingga adalah sebagai berikut:

2.3.1 Processing Phase

 Membuat dan menentukan daerah yang akan diselesaikan menggunakan

elemen hingga, kemudian menguraikan masalah menjadi nodal-nodal dan

elemen-elemen.

 Mengasumsikan bentuk fungsi untuk menggambarkan sifat fisik dari

sebuah elemen, yang merupakan pendekatan fungsi kontinyu yang diasumsikan untuk menggambarkan solusi dari sebuah elemen.

 Menyelesaikan persamaan untuk sebuah elemen

 Menyatukan elemen-elemen untuk menghadirkan keseluruhan masalah.

Membentuk matrik kekakuan global discretize.

 Terapkan kondisi batas, kondisi awal dan pembebanan.

2.3.2 Solution Phase

Memecahkan satu set persamaan aljabar linier atau non linier secara cepat untuk mendapatkan hasil nodal seperti nilai perpindahan pada nodal-nodal yang berbeda atau nilai temperatur pada nodal-nodal yang berbeda dalam masalah perpindahan panas

2.3.3 Postprocesssing Phase

Pada sesi ini kita akan mendapatkan informasi penting lainnya. Seperti nilai tegangan (stress) dalam analisa statik, distribusi kecepatan meknika fluida, distribusi temperatur dan lain-lain.

2.4 Sistem CATIA

Menurut Fikri (2007), CATIA (Computer Aided Three dimensional Interactive Application) adalah perangkat lunak komersial multi platform platform PLM / CAD / CAM / CAE yang dikembangkan oleh Dassault Systemes dan dipasarkan di seluruh dunia oleh IBM.

 Fitur dan Kemampuan CATIA

Biasa disebut sebagai rangkaian perangkat lunak Manajemen Siklus Produk

3D, CATIA mendukung berbagai tahap pengembangan produk. Tahapannya

berkisar dari konseptualisasi, melalui desain (CAD) dan manufaktur (CAM), hingga analisis (CAE). CATIAmenyediakan arsitektur pengembangan terbuka melalui penggunaan antarmuka, yang dapat digunakan untuk menyesuaikan atau mengembangkan aplikasi. Antarmuka pemrograman aplikasi yang didukung adalah sebagai berikut:

 Bahasa pemrograman Fortran dan C untuk versi 4 (V4).

 Bahasa pemrograman Visual Basic dan C ++ untuk versi 5 (V5).

API ini disebut sebagai CAA untuk V4 dan CAA2 (atau CAA V5) untuk V5.

CAA2 adalah antarmuka berbasis komponen objek model (COM). Mereka menyediakan integrasi untuk produk yang dikembangkan pada rangkaian perangkat lunak CATIA. Meskipun versi selanjutnya dari CATIA V4 mengimplementasikan NURBS, versi 4 pada prinsipnya menggunakan permukaan polinomial piecewise. CATIA V4 menggunakan mesin padat non-manifold.

CATIA dikembangkan di Perancis oleh Dassault untuk proyek jet tempur.

Saat ini penggunaan CATIA antara lain pada industri pesawat terbang, otomotif, dan perkapalan. CATIA telah berkembang ke dalam sebuah solusi PLM (product lifecycle management) dan mempertimbangkan standar industri

(Manufakturblogspot, 2015).

Gambar 7. CATIA V5

(Sumber: teknikmesinmanufaktur.blogspot.com/2015/01/apa-itu-catia.html)

2.5 Pengaruh Suhu Lingkungan

Menurut Nurhayati (2016), Berdasarkan sifat termal polimer dibagi menjadi dua Termoplastic (Polimer termoplastik) dan Termosetting (Polimer termosetting). Termoplastik memiliki sifat yang melunak ketika dipanaskan dan mengeras ketika didinginkan - sebuah proses yang reversibel dan dapat berulang.

Berbeda dengan polimer termoset yang menjadi keras secara permanen ketika pembentukannya, dan tidak melunak pada pemanasan.

Polimer termoseting memiliki ikatan-ikatan silang yang mudah dibentuk pada waktu dipanaskan. Hal ini membuat polimer menjadi kaku dan keras. Semakin banyak ikatan silang pada polimer ini, maka semakin kaku dan mudah patah. Bila polimer ini dipanaskan untuk kedua kalinya, maka akan menyebabkan rusak atau lepasnya ikatan silang antar rantai polimer. Hanya pemanasan yang berlebih yang akan menyebabkan beberapa ikatan crosslink dan polimer itu sendiri mengalami degradasi. Polimer termosetting biasanya lebih keras dan kuat daripada termoplastik dan mempunyai stabilitas dimensional yang lebih baik. Selain itu, polimer termosetting juga memiliki sifat keras dan kaku (tidak fleksibel), jika dipanaskan akan mengeras, sukar didaur ulang), tidak dapat larut dalam pelarut apapun, jika dipanaskan akan meleleh, tahan terhadap asam basa, mempunyai ikatan silang antar rantai molekul.

Sedangkan menurut Taqwa (2017), plastik-plastik termosetting biasanya bersifat keras karena mereka mempunyai ikatan-ikatan silang. Plastik termoset menjadi lebih keras ketika dipanaskan karena panas itu menyebabkan ikatanikatan silang lebih mudah terbentuk. Bakelit, poli (melanin formaldehida) dan poli (urea formaldehida) adalah contoh polimer ini. Sekalipun polimer-polimer termoseting lebih sulit untuk dipakai ulang daripada termoplastik, namun polimer tersebut lebih tahan lama. Polimer ini banyak digunakan untuk membuat alat-alat rumah tangga yang tahan panas seperti cangkir .

Pengaruh temperatur pada resin termoplastik sangat besar daripada resin

termoset. Jika temperatur dinaikkan maka kekuatan tariknya turun, sebagai batas

(titik lunak, titik transisi gelas) deformasi karena tarikan meningkat cepat dan

tegangan patahnya serta modulus elastiknya menurun. Berlawanan dengan hal tersebut dibawah temperatur tersebut, tegangan patah dan modulus elastiknya meningkat dan regangan patahnya kecil. Maka sebaliknya dengan resin termoset yang jika temperatur dinaikkan maka kekuatan tariknya tidak terlalu turun, deformasi karena tarikan tidak meningkat cepat dan tegangan patahnya serta modulus elastiknya tidak menurun (Saito, 1992).

2.6 Pengujian Tarik

Menurut Irsyad (2015), Pengujian Tarik Pengujian tarik bertujuan untuk mengetahui tegangan, regangan, modulus elastisitas bahan dengan cara memberikan beban tarik secara berlahan sampai material komposit mengalami

putus. Adapun keuletan material, serta titik putus akan terlihat dari grafik yang ada. Dalam pengujian kekuatan tarik ini menggunakan standart ASTM D 3039 seperti pada gambar dibawah:

Gambar 8. Geometri Spesimen uji tarik (ASTM D 3039-07)

(Sumber: http://eprints.ums.ac.id/37561/16/NASKAH%20PUBLIKASI.pdf)

Besarnya nilai modulus elastisitas komposit yang juga merupakan perbandingan antara tegangan dan regangan pada daerah proporsional. Berlaku hukum hooke, dapat dihitung dengan persamaan: (kurniawan, K., 2012) E = ζ ε Dimana:

E = Modulus elastisitas (N/mm2 ) ζ = Tegangan tarik (N/mm2 ) ε = Tegangan-regangan (%)

Modulus elastisitas menunjukkan kekuatan (stiffness) atau ketahanan terhadap deformasi elastis. Semakin besar modulus elastisitas, bahan semakin kaku.

2.7 Pengujian Bending

Pengujian Bending Material komposit mempunyai sifat tekan lebih baik dibandingkan tarik, pada perlakuan uji tekan bending spesimen, bagian atas spesimen terjadi proses tekan dan bagian bawah terjadi proses tarik sehingga kegagalan yang terjadi akibat uji bending yaitu mengalami patah bagian bawah karena tidak mampu menahan tegangan tarik. Geometri bending dapat kita liat pada gambar berikut:

Gambar 9. Dimensi spesimen uji bending (standart ASTM D 7264-07)

(Sumber: http://eprints.ums.ac.id/37561/16/NASKAH%20PUBLIKASI.pdf)

Untuk menentukan modulus elastisitas bending menggunakan rumus sebagi berikut:

Eb = L 3 .F 4 .w.h 3. δ Dimana :

Eb = Modulus Elastisitas (Mpa) F = Beban yang diberikan (N) L = Jarak antara titik tumpuan (mm) w = Lebar Spesimen (mm)

h = Tebal spesimen (mm) δ = Defleksi (mm)

Kekuatan Material komposit dipengaruhi oleh beberapa hal, antara lain:

1. Temperatur Apabila temperatur naik, maka kekuatan tariknya akan turun dan kekuatan bendingnya naik.

2. Kelembaban Pengaruh kelembaban ini akan mengakibatkan bertambahnya absorbs air, akibatnya akan menaikan regangan patah. Sedangkan tegangan patah dan modulus elastisitasnya akan menurun.

3. Laju tegangan Apabila laju tegangan kecil, maka perpanjangan bertambah dan mengakibatkan kurva teganganregangan menjadi landai, modulus elastistasnya rendah. Sedangkan jika laju tegangan tinggi, maka beban patah dan modulus elastisitasnya meningkat, tetapi regangan mengecil.

2.8 Ketahanan Pengujian Fatik

Menurut Pratowo dan Apriansyah (2016), ketahanan fatigue suatu bahan

tergantung dari perlakuan permukaan atau kondisi permukaan dan temperatur

operasi. Perlakuan permukaan merubah kondisi permukaan dan tegangan sisa di

permukaan. Perlakuaan permukaan shoot peening menghasilkan tegangan sisa tekan yang mengakibatkan ketahan lelah yang meningkat. Sedangkan perlakuan permukaan yang menghasilkan tegangan sisa tarik menurunkan ketahanan fatigue- nya (Hanshem and Aly, 1994, Hotta at al, 1995). Hal itu terjadi karena pada permukaan terjadi konsentrasi tegangan tekan atau tarik yang paling tinggi. Pada kondisi permukaan sedang menerima tegangan tarik maka tegangan sisa tekan pada permukaan akan menghasilkan resultan tegangan tekan yang semakin besar.

Tegangan tekan akan menghambat terjadinya initial crack atau laju perambatan retak. Sehingga ketahanan lelah meningkat, dan akan terjadi sebaliknya apabila terjadi tegangan sisa tarik di permukaan.

Penyajian data fatigue rekayasa adalah menggunakan kurva S-N yaitu pemetaan tegangan (S) terhadap jumlah siklus sampai terjadi kegagalan (N). Kurva S-N ini lebih diutamakan menggunakan skala semi log seperti ditunjukan pada gambar 1.

Untuk beberapa bahan teknis yang penting.

Gambar 11. Kurva S-N

(Sumber: Bambang Pratowo dan Novran Apriansyah, 2016, Analisis Kekuatan Fatik Baja Karbon RendahSC10 Dengan Tipe Rotary Bending)

Kurva tersebut didapat dari pemetaan tegangan terhadap jumlah siklus sampai

terjadi kegagalan pada benda uji. Pada kurva ini siklus menggunakan skala

logaritma. Batas ketahan fatigue (endurance limit ) baja ditentukan pada jumlah siklus N>107 (Dieter,1992).

Untuk Mencari Siklus digunakan perkalian antara waktu dengan putaran motor.

Dimana :

N = Siklus

t = waktu ( menit )

n = putaran motor ( Rpm )

Gejala fatik ini sangat berguna dan sangat penting pada berbagai bidang rekayasa, telah tersedia berbagai mesin alat uji coba dimana tegangan diterapkan dengan cara ditekuk, torsi tarik, atau kompresi, tetapi semuanya berdasarkan prinsip yang sama yaitu material menerima tegangan dengan periode konstan.

Untuk menyatakan karakteristik sistem tegangan, perlu disebutkan tiga besaran yang mencakup (Bishop, 1999) :

1. Rentang tegangan maksimum 2. Tegangan rata-rata

3. Rentang waktu periode tegangan

2.9 Teori Elastisitas dan Plastisitas

Menurut Souisa (2011), bahan elastis adalah bahan yang mudah diregangkan serta cenderung pulih ke keadaan semula, dengan mengenakan gaya reaksi elastisitas atas gaya tegangan yang meregangkan-nya. Pada hakekatnya semua bahan memiliki sifat elastik meskipun boleh jadi amat sukar diregangkan.

Adapun sifat elastik adalah kemampuan benda untuk kembali ke bentuk awalnya

segera setelah gaya luar yang diberikan benda itu dihilangkan. Elastisitas adalah

sifat benda yang berdeformasi untuk sementara, tanpa perubahan yang permanen, yaitu sifat untuk melawan deformasi yang terjadi. Sebuah benda dikatakan elastik sempurna jika setelah gaya penyebab perubahan bentuk dihilangkan benda akan kembali ke bentuk semula. Sekalipun tidak terdapat benda yang elastik sempurna, tetapi banyak benda yang hampir elastik sempurna, yaitu sampai deformasi yang terbatas disebut limit elastik. Jika benda berdeformasi diatas limit elastiknya, dan apabila gaya-gaya dihilangkan, maka benda tersebut tidak lagi kembali ke bentuk semula. Sebenarnya perbedaan antara sifat elastik dan plastik, hanyalah terletak pada tingkatan dalam besar atau kecilnya deformasi yang terjadi. Suatu deformasi dikatakan elastik jika (i) deformasi merupakan proposional dengan gaya penyebabnya, (ii) bekerjanya gaya, maka deformasi diabaikan.

Menurut (Mas Min, 2016), Elastisitas sifat suatu benda untuk kembali ke bentuk awal segera setelah gaya yang mengenai benda tersebut dihilangkan.

Benda yang dapat kembali ke bentuk semula setelah gaya yang mengenainya dihilangkan disebut benda elastis. Ketika Anda menarik pegas hingga bertambah panjang, pegas akan segera kembali ke ukuran semula setelah gaya tarik tersebut dihilangkan. Sebaliknya, benda yang tidak dapat kembali ke bentuk semula setelah gaya yang mengenainya dihilangkan disebut benda plastis. Contoh benda plastis antara lain plastisin, lumpur, dan tanah liat. Besaran-besaran yang berhubungan dengan sifat elastisitas benda antara lain sebagai berikut.

a. Tegangan (δ)

Tegangan adalah besamya gaya yang bekerja pada suatu benda pada luas penampang tertentu. Secara matematis, tegangan dirumuskan sebagai berikut.

Dimana : δ= Engineering stress (MPa)

F= Gaya (N)

A= Luas permukaan (mm²)

(Sumber : https://www.pelajaran.id/2016/23/elastisitas-fisika-pengertian-rumus- hukum-hooke-dan-contoh-soal.html)

b. Regangan (e)

Regangan adalah perubahan relatif ukuran benda yang mengalami tegangan. Regangan dihitung dengan cara membanding- kan pertambahan panjang suatu benda terhadap panjang awalnya. Secara matematis, regangan dirumuskan sebagai berikut.

Dimana : e= Engineering strain

∆ℓ= Perubahan panjang (mm)

ℓ = Panjang mula-mula (mm)

untuk mengetahui besarnya regangan yang terjadi adalah dengan membagi perpanjangan dengan panjang semula dengan cara berikut.

Dimana : e= Engineering strain

∆ℓ= Perubahan panjang (mm)

ℓ = Panjang mula-mula (mm)

ℓ= Panjang setelah diberi gaya (mm)

(Sumber : Agus Darmawan, Analisis Uji Tabrak Bodi Mobil ESEMKA

Dengan Metode Elemen Hingga)

2.10 Deformasi

Deformasi terjadi bila bahan mengalami gaya. Selama deformasi, bahan menyerap energi sebagai akibat adanya gaya yang bekerja sepanjang deformasi. Sekecil apapun gaya yang bekerja, maka benda akan mengalami perubahan bentuk dan ukuran. Perubahan ukuran secara fisik ini disebut deformasi. Deformasi ada dua macam yaitu deformasi elastis dan deformasi plastis. Yang dimaksud deformasi elastis adalah deformasi yang terjadi akibat adanya beban yang jika beban ditiadakan, maka material akan kembali keukuran semula. Sedangkan deformasi plastis adalah deformasi yang bersifat permanen jika bebannya dilepas . Penambahan beban pada bahan yang telah mengalami kekuatan tertinggi tidak dapat dilakukan, karena pada kondisi ini bahan telah mengalami deformasi total. Jika beban tetap diberikan maka regangan akan bertambah dimana material seakan menguat yang disebut dengan penguatan regangan (strain hardening) yang selanjutnya benda akan mengalami putus pada kekuatan patah (Singer dan Pytel, 1995).

Sehingga deformasi (δ) dapat dikeahui :

Dimana :

P = Beban (N)

A = Luas permukaan (mm2) L = Panjang awal (mm)

E = Modulus Elastisita

Sebuah plat yang diberi beban secara terus-menerus, secara bertahap akan mengalami deformasi. Pada awal pembebanan akan terjadi deformsi elastis sampai pada kondisi tertentu bahan akan mengalami deformasi plastis.

Pada awal pembebanan bahan di bawah kekuatan luluh bahan akan kembali

kebentuk semula, hal ini dikarenakan sifat elastis bahan. Peningkatan beban

melebihi kekuatan luluh (yield point) yang dimiliki plat akan mengakibatkan

aliran deformasi plastis sehingga plat tidak akan kembali ke bentuk semula, hal ini

bisa dilihat dalam diagram tegangan-regangan pada gambar berikut.

Gambar 12. Diagram Tegangan–Regangan

(Sumber: https://id.123dok.com//document/zwvwv4vq-tinjauan- pustaka-eksperimen-dan-analisis-pemodelan-uji-tarik-plat-logam-

sheet-metal-dengan-standar-astm-e-8m.html)

Menurut Ari (2007), kesebandingan antara gaya tarik dan elongasi

yang timbul sebenarnya hanya berlaku sampai pada harga batas tegangan

tarik tertentu, yang biasa kita sebut batas proporsional, batas ini tergantung

pada sifat – sifat bahan. Didalam penyelidikan sifat – sifat mekanis diatas

batas proporsional, hubungan antara regangan tegangan biasanya dilukiskan

secara grafik dengan suatu diagram pengujian tarik.

Disini elongasi dilukiskan sebagai sumbu horisontal dan tegangan- regangan yang terjadi dilukiskan dengan ordinat–ordinat OABCD. Tegangan dari ”O” hingga ”A” adalah merupakan daerah proporsional. Diatas ”A” mulai terjadi penyimpangan, jadi titik ”A” merupakan batas proporsional.

Pembebanan yang berkelanjutan menyebabkan pertambahan panjang ( elongasi ) pada titik ”B” sehingga diagram menjadi melengkung, pada titik ”B” elongasi plat berlangsung dengan penambahan gaya tarik yang lebih sedikit sehingga mengalami luluh yang biasa disebut dengan titik lumer (yield point).

Penarikan plat yang lebih jauh lagi akan menyebabkan adanya perlawanan internal oleh molekul plat hingga dicapai titik ”C”, pada titik inilah gaya tarik memperoleh harga maksimum. Tegangan yang ditimbulkan merupakan kekuatan tertinggi (ultimate strength) dari bahan yang dipakai. Setelah melewati titik ”C” elongasi plat masih berlangsung meskipun beban semakin berkurang dan akhirnya batang mengalami pengecilan dan akhirnya patah (fracture), ditunjukkan oleh titik ”D”. Kekuatan luluh adalah harga tegangan terendah dimana material mulai mengalami deformasi plastis. Titik ζy atas adalah titik luluh atas dan titik ζy bawah adalah titik luluh bawah yang ditandai oleh pengurangan beban yang mendadak, diikuti dengan perpanjangan yang meningkat dan peningkatan beban.

2.11 Nilai Standar Ketahanan Bumper

Untuk mengetahui nilai standar ketahanan bumper mobil yaitu dengan mengetahui nilai faktor keamanan. Deformasi maksimal digunakan untuk mengetahui apakah deformasi bumper akibat dari tumbukan melebihi jarak 60 mm, yaitu jarak dari ujung bumper hingga front hood maupun lampu dari mobil sehingga deformasi maksimal dari bumper tidak boleh melebihi 60 mm. Tegangan ekuivalen digunakan untuk mengetahui seberapa besar tegangan yang terjadi pada bumper. Nilai tegangan digunakan untuk mencari nilai dari faktor keamanan.

Nilai faktor keamanan yang dibutuhkan adalah sebesar 1,25. (Adiananda DKK,

2015).

Nilai ultimate strength (Su) dari material epoxy e-glass adalah sebesar 1020 Mpa dan perhitungan untuk mengetahui faktor keamanan :

Contoh :

SF = 1,14

ζ = 889,25 MPa Su = 1020 MPa SF = 1,14

2.14 Umur Standar Ketahanan Bumper

Menurut produkfiber.com (2013), Cara untuk mengetahui kualitas dari

suatu produk fiberglass adalah dengan mengetahui komponen atau bahan yang

dipergunakan sebagai bahan baku pembuatan fiberglass tersebut. Komposisi

campuran bahan-bahan pembuat produk fiberglass antara laian adalah resin yang

dicampur dengan katalis biasanya mudah pecah, sementara resin yang dicampur

dengan katalis dan talk umumnya memiliki kekuatan yang lebih baik.

Jadi sebagian besar produk yang terbuat dari bahan fiberglass harus memiliki kemampuan halus atau permukaan yang licin dan glossy, tahan terhadap tarikan, tahan terhadap tekanan, tahan dari guncangan atau getaran, tahan terhadap air (kedap air) serta komponen kimianya, tahan terhadap paparan sinar matahari (ultra violet), warna tidak cepat pudar (pigmented), serta memiliki masa pakai minimal 15 tahun.

2.12 Suhu terpanas di Indonesia

Menurut wikipedia (2019), suhu yang telah tercatat diseluruh dunia adalah sebagai berikut:

Suhu Lokasi Tanggal

Amerika Utara

56.7 °C

(134 °F) Death Valley, California 10 Juni 1913

Kanada 45 °C

(113 °F) Midale, Saskatchewan 5 Juli 1937

Asia

54 °C

(129 °F) Kabul, Afganistan 12 Mei 1996

Indonesia 39.5 °C

(103.1 °F) Jatiwangi, Cirebon dan Semarang 27 Oktober 2015

Timur Tengah

54 °C

(129 °F) Mitribah,Kuwait 21 Juli 2016

Australia^‡

50.7 °C

(123 °F) Oodnadatta, Australia Selatan 2 Januari 1960

Eropa

50 °C

(122 °F) Seville, Spanyol 4 Agustus 1881

Kroasia 42.8 °C

(109.0 °F) Ploče 5 Agustus 1998

Jerman 40.2 °C (104.4 °F)

Gärmersdorf bei

Amberg / Karlsruhe & Freiburg

27 Juli 1983 / 13 Agustus 2003

Britania Raya

38.5 °C

(101.3 °F) Faversham, Kent 10 Agustus 2003

Irlandia 33.3 °C

(91.9 °F) Kilkenny Castle, County Kilkenny 26 Juni 1887

Italia 48.5 °C

(119.3 °F) Catenanuova, Sisilia 10 Agustus 1999

Norwegia 35.6 °C

(96.1 °F) Nesbyen, Buskerud 20 Juni 1970

Polandia 40.2 °C

(104.4 °F) Prószków 29 Juli 1921

Slovenia 40.6 °C

(105.1 °F) Črnomelj 5 Juli 1950

Amerika Selatan

49 °C

(120 °F) Villa de María, Argentina 2 Januari 1920

Antartika

15 °C

(59 °F) Stasiun Vanda, Pantai Scott 5 Januari 1974

Kutub Selatan

−14.0 °C (7.5 °F)

27

Desember 1978

Terdapat sedikit laporan suhu yang lebih tinggi daripada ini selama fenomena yang dikenal sebagai pecahan panas, yang meliputi laporan 87 °C (188 °F) di Abadan, Iran yang luar biasa pada Juni 1967. Suhu ini belum pernah ditetapkan, dan tidak dikenal dalam rekor dunia.

Jadi dari keterangan diatas dapat disimpulkan jika suhu tertinggi/terpanas yang ada di Indonesia adalah 39.5 °C (103.1 °F) dengan menurut versi wikipedia.

Menurut kompasiana.com (2019) berdasarkan data BMKG 20 Oktober 2019 terdapat 3 stasiun pengamatan BMKG di Sulawesi yang mencatat suhu maksimum tertinggi di Indonesia.

Mereka adalah Stasiun Meteorologi Hasanuddin (Makassar) pada 38,8 derajat

celsius, diikuti Stasiun Klimatologi Maros 38,3 derajat celsius, dan Stasiun

Meteorologi Sangia Ni Bandera 37,8 celsius.