SIDANG TUGAS AKHIR: ANALISA STRUKTUR RANGKA SEPEDA FIXIE DENGAN MENGGUNAKAN METODE ELEMEN HINGGA Andra Berlianto (2107 100 161)
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
SIDANG TUGAS AKHIR:
ANALISA STRUKTUR RANGKA SEPEDA FIXIE
DENGAN MENGGUNAKAN METODE
ELEMEN HINGGA
Andra Berlianto (2107 100 161)
Abstrak
Kekuatan rangka merupakan hal utama yang harus diperhatikandalam perancangan sepeda
Penelitian dilakukan dengan membandingkan kontur distribusitegangan dan deformed shape pada setiap rangka
Hasil penelitian menunjukkan ada pengaruh perubahan posisi top tube dan seat tube terhadap distribusi tegangan dan deformed shape pada setiap rangka
Rangka terbaik (nilai tegangan relatif lebih kecil dan merata) adalah rangka normal dan rangka modifikasi 5
Latar Belakang
Sepeda merupakan salah satu alat transportasi yang populer, murah,
praktis, dan ramah lingkungan
Sepeda fixie merupakan salah satu jenis sepeda yang populer dan
mendapat perhatian di kalangan masyarakat, terutama anak muda
Kekuatan komponen (terutama rangka) merupakan faktor penentu dari
keberhasilan suatu perancangan (sepeda) selain ergonomi dan estetika
Perumusan Masalah
Titik berat penelitian ini adalah pengaruh perubahan geometri terhadap
distribusi tegangan dan deformed shape pada rangka sepeda akibat
pembebanan yang sama
Perubahan geometri dari rangka akan mempengaruhi kontur distribusi
tegangan dan deformed shape pada rangka
Pengukuran beban dari massa pengendara pada titik kontak menjadi input
pembebanan pada software Finite Element Analysis (FEA)
Geometri normal rangka sepeda (yang dijadikan acuan pengukuran)
menjadi baseline pada penelitian ini
Tujuan Penelitian
Mengetahui pengaruh variasi perubahan geometri
rangka terhadap distribusi tegangan dan deformed
shape yang terjadi pada rangka sepeda
Menghasilkan referensi bagi analis yang tertarik
pada perancangan rangka sepeda dan metode
elemen hingga
Batasan Masalah
Kondisi pembebanan pada rangka adalah pembebanan statis (kondisi elastis)
Postur tubuh pengendara yang digunakan dalam penelitian ini adalah postur
tubuh orang Indonesia yang umum
Posisi pengendara pada penelitian ini adalah posisi pengendaraan normal
dengan asumsi pembebanan yang simetris
Sambungan las setiap joint dianggap sempurna dan satu kesatuan material
yang sama dengan rangka
Jenis rangka sepeda yang digunakan pada pengukuran adalah sepeda fixie
Perangkat lunak FEA yang digunakan dalam penelitian ini adalah
ANSYS/Mechanical APDL Ver 12.0
Tegangan
Tegangan reaksi body gaya internal per unit luasan
material melawan beban yang diaplikasikan
Finite Element Method
Displacement Regangan Tegangan
Teori kegagalan
MSST (Maximum Shear Stress Theory) Tresca
DET (Distorsion Energy Theory) Von Mises
Elemen Shell 8 Node
Elemen khusus untuk model struktur yang relatif tipis
Terdiri dari 8 node untuk setiap elemen
Setiap node memiliki 5 derajat kebebasan
ANSYS Mechanical
Fungsi umum:
Membangun model / import CAD
Mengaplikasikan beban operasional
Mengaplikasikan boundary condition
Mengetahui respon fisik
Optimasi dan perbaikan desain
Melakukan tes prototype
•Menentukan elemen, real constant, danmaterial
•Modeling
•Meshing
Preprocessor (PREP7)
•Menentukanconstrain (BC’s)
•Mengaplikasikanbeban
Solution• Evaluasi hasil
analisis
Post-Processor (POST1)
Titik Pengambilan Data
Batang kemudi (simetri)
Saddle
Pedal (simetri)
Perubahan geometri rangka tidak mengubah lokasi titik pengukuran
Perlengkapan yang digunakan
Satu set meja (disesuaikan dengan geometri sepeda)
Tiga unit timbangan badan
Tiga unit timbangan tepung
Tiga unit luncuran
Perlengkapan yang digunakan
Ilustrasi Pengambilan Data
Bagian-bagian (komponen) dari Rangka Sepeda
Variasi Geometri Rangka
Rangka Normal Rangka Modifikasi 1
Variasi Geometri Rangka
Rangka Modifikasi 2 Rangka Modifikasi 3
Variasi Geometri Rangka
Rangka Modifikasi 4 Rangka Modifikasi 5
Variasi Geometri Rangka
Rangka Modifikasi 6 Rangka Modifikasi 7
Daerah Pengamatan
Prosedur Penelitian
Mengumpulkaninformasi
tentang sepedafixie
Menyusunperlengkapansesuai dengan
geometri sepedayang dimodelkan
Mengukurdata massapengendara
Mencatat data dan
menghitungprosentasetiap titik
pengukuran
Memodelkanrangka
sepeda padasoftware CAD
Melakukananalisa padasoftware FEA untuk semua
model
Menyatakanhasil analisa
dalambentukgrafik
Distribusi massa pengendara
No Tangan (x)
(kg)
Tangan (y)
(kg)
Badan (x)
(kg)
Badan (y)
(kg)
Kaki (x)
(kg)
Kaki (y)
(kg)
1 -2.09 -6 2.25 -29 0.8 -6
2 -2.2 -6 2.8 -29 1.04 -6
3 -2.1 -6 1.9 -29 1.05 -6
… … … … … … …
12 -2.2 -6 2.75 -30 0.8 -6
Rata² -2.0792 -6 2.1917 -28.8333 0.9517 6
Std dev 0.1054 0 0.2465 0.7177 0.2018 0
% Total 3.923 11.3208 4.1352 54.4025 1.7956 11.3208
Pembebanan pada Rangka
F1X : komponen gaya horizontal (tangan)
F1Y : komponen gaya vertikal (tangan)
F2X : komponen gaya horizontal (badan)
F2Y : komponen gaya vertikal (badan)
F3X : komponen gaya horizontal (kaki)
F3Y : komponen gaya vertikal (kaki)
Pembebanan pada Rangka
Berat
Pengendara
= 65 kg
Satuan gaya
dalam
Newton
Tangan Badan Kaki
F1X F1Y F2X F2Y F3X F3Y
25.006 72.162 26.359 346.779 11.446 72.162
Boundary Conditions (Constrain)
•Pada ujung fork:
•Pada drop outs:
Contoh Kontur Distribusi Tegangan Ekuivalen (Von Mises) Pada Rangka Normal
Contoh Kontur Distribusi Tegangan Geser XY pada Rangka Normal
Contoh Kontur Distribusi Tegangan Geser YZ pada Rangka Normal
Contoh Kontur Distribusi Tegangan Geser XZ pada Rangka Normal
Contoh Kontur Displacement pada Rangka Normal
Komparasi Tegangan Von Mises (Posisi Seat Stays Pertama)
Komparasi Tegangan Von Mises (Posisi Seat Stays Kedua)
Komparasi Tegangan Von Mises (Posisi Top Tube Pertama)
Komparasi Tegangan Von Mises (Posisi Top Tube Kedua)
Komparasi Tegangan Von Mises (Posisi Top Tube Ketiga)
Komparasi Tegangan Von Mises (Posisi Top Tube Keempat)
Komparasi Tegangan Geser XY (Posisi Seat Stays Pertama)
Komparasi Tegangan Geser XY (Posisi Seat Stays Kedua)
Komparasi Tegangan Geser XY (Posisi Top Tube Pertama)
Komparasi Tegangan Geser XY (Posisi Top Tube Kedua)
Komparasi Tegangan Geser XY (Posisi Top Tube Ketiga)
Komparasi Tegangan Geser XY (Posisi Top Tube Keempat)
Komparasi Displacement (Posisi Seat Stays Pertama)
Komparasi Displacement (Posisi Seat Stays Kedua)
Komparasi Displacement (Posisi Top Tube Pertama)
Komparasi Displacement (Posisi Top Tube Kedua)
Komparasi Displacement (Posisi Top Tube Ketiga)
Komparasi Displacement (Posisi Top Tube Keempat)
Kesimpulan
Untuk σyield = 480 MPa, semua model rangka dapat menerima beban yang diberikan (aman)
Tegangan tertinggi tercatat pada rangka modifikasi 3 di daerah pengamatan 8
Alternatif desain yang baik adalah rangka normal (σeq-max = 60.941 MPa didaerah pengamatan 2) dan rangka modifikasi 5 (σeq-max = 64.143 MPa di daerahpengamatan 2)
Jika model rangka modifikasi 3 dan modifikasi 7 tidak disertakan, Teganganekuivalen tertinggi tercatat pada rangka modifikasi 2 (σeq-max = 136.428 MPa didaerah pengamatan 5)
Semakin lebar jarak antara joint 5 dan joint 6, semakin besar nilai tegangan dandisplacement yang terjadi serta semakin besar variasinya pada setiap daerahpengamatan, dan sebaliknya
Saran
Penelitian tentang tegangan yang terjadi pada bentuk
batang kemudi yang bervariasi
Penelitian tentang tegangan yang terjadi untuk
modifikasi desain yang lain (tipe rangka, penampang
batang, lengkungan, dan sebagainya)
Penelitian tentang tegangan yang terjadi untuk posisi
pengendara yang meninggalkan saddle (berdiri)
Mohon Kritik dan Saran
TERIMA KASIH
Related Documents
