21 A. Identifikasi Variabel Penelitian.
Variable merupakan sesuatu mutu (qualities) dimana periset menekuni dan menarik kesimpulan. Pada penelitian ini penulis mendefinisikan 3 variabel yaitu :
1. Variabel Bebas
Variabel bebas pada penelitian ini menggunakan variasi baja dalam analisanya yaitu :
Tabel 3.1 Variabel Penelitian
2. Variabel Kontrol
Variabel Kontrol pada penelitian ini adalah beban yang diuji 1,2 ton atau 12000 N, tebal bahan yang digunakan 3 mm, dan analisisnya menggunakan Software Autodesk Inventor Proffesional.
3. Variabel Terikat.
Variabel terikat dalam penelitian ini berupa hasil analisis Von Mises Stress, Displacement dan Safety Factor.
No Variabel Diameter
1 Pipa Baja ST 37 33.7 mm
2 Pipa Baja ST 37 48.3 mm
3 Pipa Baja ST 37 60.3 mm
4 Pipa Baja Galvanis 76.1 mm
B. Diagram Alur Penelitian
Gambar 3. 1 Diagram Prosedur Penelitian Mulai
Studi Literatur
Desain Terpilih Desain Eksperimen
Memilih Simulasi Analisan Kekuatan Rangka Menggunakan
Autodesk Inventor 2022
Tidak
Melakukan Analisis Dan Simulasi Menggunakan
Stress Analysis
Selesai Hasil dan pembahasan
Ya
C. Tempat dan waktu pelaksanaan
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Universitas Nusantara PGRI Kediri dan waktu penelitian dilakukan pada tanggal 1 November 202 – 1 Juli 2022.
Tabel 3.2 Waktu Pelaksanaan
No Uraian Kegiatan Bulan
I II III IV V VI
1 Study Literatur 2 Desain Eksperimen 3 Desain Terpilih 4 Memilih Simulasi
Analisa Kekuatan Rangka Menggunakan Software Autodesk Inventor Professional
5 Melakukan Analisis Dan Simulasi
Menggunakan Stress Analysis
6 Hasil Dan Pembahasan
D. Teknik Pengumpulan Data
Teknik untuk pengumpulan data peneliti menggunakan Software Autodesk Inventor untuk pembuatan desain Alat Pengguling Sapi .Sumber data penelitian di dapat dari simulasi Stress Analysis yang menggunakan konsep dari Finite Element Method (FEM)
Software Autodesk Inventor Professional sangat membantu semua desain untuk merancang objek sebuah benda secara umum dan pada saat perancangan dikarenakan dapat membuat desain dan juga menganalisis kekuatan dari material dan juga desainnya. Untuk rancangan alat bisa dilihat pada Gambar 3.3
Gambar 3. 2 Rangka Alat Pengguling Sapi
Tabel 3.3 Contoh Tabel Hasil Pengujian
E. Teknik Dan Pendekatan Penelitian
Penulis menggunakan metode analisis deskriptif yang digunakan untuk menganalisis data dengan cara mendeskripsikan atau menggambarkan data yang telah terkumpul sebagaimana adanya tanpa membuat kesimpulan yang berlaku untuk umum atau generalisasi. Dalam mendapatkan data yaitu menggunakan salah satu fitur Autodesk Inventor yaitu fitur Stress Analysis yang menggunakan konsep Finite Elemen Method (FEM) yang dapat digunakan untuk menemukan solusi akurat dari permasalah matematika dan struktural yang kompleks (Chandru, 2022).
Desain Dalam metode ini dapat menyelesaikan melalui pendekatan yang efektif dan efisien dari berbagai masalah seperti variasi bentuk, kondisi batas, dan beban. Metode elemen hingga yaitu proses membagi atau mendiskritkan No. Variabel Diameter Displacement Von Mises Safety Factor 1 Pipa Baja ST
37
33.7 mm
2 Pipa Baja ST 37
48.3 mm
3 Pipa Baja ST 37
60.3 mm
4 Pipa Baja
Galvanis
76.1 mm
struktur menjadi kecil tetapi terbatas pada suatu elemen. Beban yang berupa gravitasi, statis, dinamis, maupun termal dapat diterapkan dalam elemen pada permukaan elemen atau di nodal elemen (Saputra dan Nurzaen, 2022).
F. Teknik Analisa Data
1. Analisis Struktur pada Autodesk Inventor A. Stress Analysis
Selain Stress Analysis, pada Autodesk Inventor juga terdapat alat pengujian struktur yang lain, yaitu Frame Analysis. Konsep dari pengujian ini adalah dengan menerapkan ilmu mekanika teknik yaitu berkaitan dengan struktur truss, beam, dan frame. Input data beban dan tumpuan, sedangkan outputnya diagram tegangan, regangan dan Displacement.
2. Langkah simulasi dan analisis data
Prosedur simulasi analisis kekuatan konstruksi frame menggunakan Software Autodesk Inventor dengan membuat model rangka atau frame 2D dan 3D, memverifikasi material atau mengisi tabel material properties, menentukan constrains dilakukan dengan acuan posisi dari tumpuan yang ada pada produk desain yang telah dimodelkan. Constraints dapat berupa fixed constraints, pin constraints, dan friction constraints, menentukan posisi dan besar beban di frame. Beban dibuat bervariasi mulai dari 0 kg–
1200 kg, proses meshing, dimana sistem kontinyu benda yang akan dianalisis didiskritisasi sehingga struktur utama menjadi elemen-elemen yang memiliki ukuran lebih kecil dan berjumlah tertentu dan berhingga, proses running program dilakukan setelah seluruh proses pra-analisa dan
meshing dilakukan, proses Running tersebut berjalan dengan pembacaan proses perhitungan dengan metode Finite Element Analysis (FEM), proses refinement meshing adalah proses penghalusan jumlah element dan nodes pada bagian yang mengalami tegangan yang kritis. Pada bagian yang mengalami tegangan maksimum tersebut, dilakukan proses refinement meshing dengan menggunakan fitur local mesh control. Proses ini dilakukan setelah proses Running pertama selesai sehingga bisa didapat hasil yang akan lebih mendekati akurat dan yang terakhir adalah End simulation, memuat hasil simulasi berupa distribusi tegangan, Displacement, dan angka keamanan diseluruh elemen frame. Langkah- langkah untuk Stress Analysis :
a. Mendesain 3D keseluruhan dan frame alat pengguling sapi
Desain 3D secara keseluruhan dan frame hasil rancangan menggunakan Software Autodesk Inventor dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 3. 3 Desain 3D Alat Pengguling Sapi
b. Menentukan Spesifikasi Material
Pada Software Autodesk Inventor, material ditentukan pada saat proses pemodelan setiap part. Material pada setiap part tersebut akan diverifikasi ulang saat proses pengujian. Verifikasi material tersebut terdapat pada material properties dan juga akan ditampilkan saat meminta report dari hasil running simulasi. Tampilannya seperti pada tabel berikut ini :
c. Menentukan Constraint dan Pembebanan
Langkah berikutnya adalah menentukan Constraint dilakukan dengan acuan posisi dari tumpuan yang ada pada produk desain yang telah dimodelkan. Constraints dapat berupa fixed constraints, pin constraints, dan friction constraints. Sedangkan beban atau berat pengendara dibuat
Gambar 3. 4 Spesifikas Material
bervariasi mulai dari 0 kg-1200 kg . Tampilan hasil simulasi alat pengguling sapi qurban dapat disajikan pada gambar 3.5 berikut :
d. Stress Analysis
Hasil utama dari analisis struktur statis menggunakan metode elemen hingga adalah Von Mises Stress atau Displacement. Berikut ini ilustrasi analisis total pada model. Berikut contoh hasil simulasi menggunakan frame Stress Analysis Autodesk Inventor 2022
Gambar 3. 5 Tampilan Pembebanan Gaya Dengan Beban Sapi 1200 Kg
Gambar 3. 6 Stress Analysis
e. Hasil analisis struktur
Hasil Stress Analysis pada pengujian menggunakan Autodesk Inventor Professional berupa Von Mises Stress dan Displacement. Data report hasil simulasi ini adalah perhitungan komputasi menggunakan metode elemen hingga pada Stress Analysis. Penarikan kesimpulan terhadap analisis struktur harus memenuhi standar kelayakan, yaitu hasil analisis tegangan Von Mises harus di bawah nilai yield strength (Salimin, dkk, 2018).
Analisis menggunakan Software Autodesk Inventor Professional 2022 jika dibandingkan dengan analisis numerik secara manual harus memenuhi standar batas error maksimal 5% (Sabardiyanto dan Iskandar, 2016).
Data yang diperoleh dari pengolahan software berupa data numerik, grafik, dan simulasi Von Mises Stress dan Displacement yang terjadi di setiap geometri dari yang terkecil hingga terbesar. Analisis deskriptif dilakukan guna menentukan kelayakan suatu desain dengan memastikan bahwa tegangan perancangan tidak melebihi tegangan yang diizinkan material. Data yang dianalisis adalah angka yang diperoleh dari pengujian Stress Analysis berupa Von Mises Stress dan Displacement dari Software Autodesk Inventor Professional.
