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

SURAKARTA

2017

ii

iii

iv

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

Wachid Sedyo Prakoso

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

INJEKSI hingga sekarang yang akan selalu saya rindukan

vi

Rekan geng rempong , Tim KKN Desa Kembang 2016 dan Sahabatku

semua yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu yang telah memberikan

doa, motivasi dan bantuan dalam segala hal kepada saya.

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: wsedyop@student.uns.ac.id

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.

Kata kunci: Cast wheel, Aluminum Alloy 6061, software open source Elmer, distribusi

tegangan

viii

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: wsedyop@student.uns.ac.id

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

strength of 276 MPa and a modulus of elasticity of 68.9 Gpa. This simulation uses

Elmer open source software 8.2 to get the result of stress distribution. Meshing is done

during simulation using triangular meshing. For the loading given by the loading of the

motor, the load from the passenger, the tolerance load as well as the cast wheel is

subjected to pressure from air pressure in the tire of 35 Psi. After the cast wheel

simulation using open source software Elmer 8.2 produces a maximum stress of

7.5x108 Pa and a minimum stress of 1x107.5 Pa.

Keyword: Cast wheel, Aluminum Alloy 6061, open source software Elmer, stress

distribution

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.

5. Bapak Dr. Eng. Syamsul Hadi, ST, MT., selaku Ketua Program Studi Teknik

Mesin yang senantiasa memberikan motivasi lebih pada mahasiswa dalam

perkuliahan maupun aktivitas di luar akademik.

x

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

Penulis

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

2.6.2. Velg Aluminium .................................................................. 13

2.6.3. Velg Cast Wheel ................................................................... 14

2.7. Tegangan ........................................................................................ 14

2.8. Regangan ....................................................................................... 15

2.9. Metode Elemen Hingga .................................................................. 16

2.10.Deformasi ..................................................................................... 18

2.11.Teori Von mises ............................................................................ 18

xii

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

LAMPIRAN ........................................................................................................... 37

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Physical Properties of Aluminum Alloy 6061 ................................. 5

Tabel 2.2 Perhitungan Tegangan Ekuivalen ..................................................... 5

xiv

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 depan Ansys 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

Gambar 4.14 Simulasi Ansys 16 Static Structural ............................................... 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

𝜎𝑧 = tegangan pada sumbu z

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Gambar 2D ....................................................................................... 39

Lampiran 2 Gambar Potongan ............................................................................. 40

Lampiran 3 Gambar meshing cast wheel Honda Supra X 125 pada Ansys…… 41

17