## ANALISIS STRUKTUR SEPEDA LIPAT IZI ARC 16 DENGAN MENGGUNAKAN METODE ELEMEN HINGGA
Zainal Abidin (1*) dan Panji Janatama Aryadi (1)
(1) Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya
(*) E-mail Corresponding Author : zainalabidinhasan@yahoo.com

## Abstrak
Dalam  hal  perhitungan  kekuatan  struktur  pada  sepeda  sangat  penting  karenakan  belakangan  ini banyak  kalangan  yang  mengunnakan  sepeda  lipat  ini.  Pada  perhitungan  kali  ini  mnggunakan metode  elemen  hingga  diaplikasi solidwork .  Sebelum  melakukan  analisis  dilakukannya  proses meshing pada rangka. Setelah itu analisis dapat dilakukan. Didalam analisis ini mendapatkan hasil tegangan maksimum yang nilainya tidak melebihi nilai kekuatan luluhnya pada material. Sehingga tidak terjadi patah pada rangka. Selain tegangan, ada juga regangan dan perpindahan yang terjadi pada rangka yang memiliki nilai  maksimum  yang tidak terlalu besar sehingga rangka mengalami deformasi  elastis,  dan  hasil  dari  analisis  menghasilkan  nilai  faktor  keamanan  mendapatkan  nilai minimum  10.6. Ini  menunjukkan bahwa kekuatan material lebih kecil dari tegangan yang terjadi. Sehingga dapat dinyatakan bahwa sepeda tersebut akan aman apabila difungsikan atau digunakan.
Kata Kunci: Tegangan, Regangan, Perpindahan, Metode Elemen Hingga.

## Abstract
In  terms  of  the  truth  of  the  power  on  the  bike  is very  important  because  lately  many  people  are using  this  folding  bike.  On  this  night,  use  element  method  until  application  is  labor-intensive. Before the analysis of the meshing process on the frame. After that the analysis is nothing. In this analysis the voltage result is not the value of the yield strength value on the material. So it doesn't break  the  frame.  In  addition  to  voltage,  there  are  also  strains  and  reforms  that  occur  in  frames whose  value  is  not  too  large  frame  undergoes  elastic  deformation,  and  the  result  of  analysis  of security value is at least 10.6. This is the power of matter smaller than the voltage that occurs. So it can be stated that the bike will be safe if enabled or times.
Keywords: Stress, Strain, Displacement, Finite Element Method

## 1 PENDAHULUAN
Dalam  hal  perhitungan  kekuatan  struktur  pada sepeda  sangat  penting  karenakan  belakangan  ini banyak  kalangan  yang  mengunnakan  sepeda  lipat ini.  Pada  perhitungan  kali  ini  mnggunakan  metode elemen  hingga  diaplikasi solidwork .  Sebelum melakukan  analisis  dilakukannya  proses meshing pada  rangka.  Setelah  itu  analisis  dapat  dilakukan. Didalam  analisis  ini  mendapatkan  hasil  tegangan maksimum  yang  nilainya  tidak  melebihi  nilai kekuatan  luluhnya  pada  material.  Sehingga  tidak terjadi patah pada rangka. Selain tegangan, ada juga regangan  dan  perpindahan  yang  terjadi  pada  rangka yang  memiliki  nilai  maksimum  yang  tidak  terlalu besar sehingga rangka mengalami  deformasi  elastis, dan  hasil  dari  analisis  menghasilkan  nilai  faktor keamanan  mendapatkan  nilai  minimum  10.6.  Ini menunjukkan  bahwa  kekuatan  material  lebih  kecil dari  tegangan  yang  terjadi.  Sehingga  dapat dinyatakan  bahwa  sepeda  tersebut  akan  aman apabila  difungsikan  atau  digunakan.  Pembebanan disepeda  ini  menggunakan  pembebanan  statis  yang dimana  struktur  diberi  beban  dalam  keadaan  diam dan  tidak  bergerak.  Pembebanan  terbesar  terjadi
pada sadel atau tempat duduk dengan beban sebesar 60 kg, dan terjadi gaya pada stang sepeda sebesar 10 N  masing-masing.  Pada  perhitungan  kekuatan  ini memliki  perberdaan  apabila  dilakukan  perhitungan manual,  dikarenakan  penggunaan  aplikasi  memiliki ketelitian  yang  lebih  rinci,  sehingga  perhitungan lebih  akurat.  Seperti  halnya  perhitungan  faktor keamanan, perhitungan manual mendapat nilai 16,76 dan menggunakan aplikasi mendapatkan nilai 10,6. Analisis  ini  dibantukan  dengan  aplikasi  dengan Metode Elemen Hingga guna  mendapatlan nilai von Misses stress, normal stress, dan principal stress .[1] Metode  elemen  hingga  memperluaskan  ragam matriks  perpindahannya  ke  analisis  yang  kontinum yang  struktural.  Kontinuum  elastisitas  pada  pelat dirubah  sama  strukturnya  pengganti,  terdapat  dari elemen-elemen diskrit yang sama-sama berhubungan cuma di titik-titik simpulnya. Hubungannya memiliki sifat sedemikian rupa hingga kontinuitas tegangan dan perpindahan itu sebenarnya terdapat pelat bisa didekatkan oleh perpindahan titik simpul elemennya tersebut.[2]
2 METODOLOGI

## Diagram Alir Penelitian
Pada pelaksanaan penelitian ini dilakukan berdasarkan  langkah  berikut  yang  tertera  pada gambar [1].
Gambar 1 Diagram Alir
Metode-metode  didalam  membuat  model  rangka sepeda  dimulai  dari  gambar  manual  sampai  ke proses assembly atau penggabungan rangka.
Gambar 2 Langkah Analisis dengan Metode
Elemen Hingga[3]

## Proses Pembuatan model 3D di SolidWorks
Selesai  sketsa  2  Dimensi  telah  dibuat  di  langkah berikutnya  adalah  menyeket  model  2D  untuk menjadi  model  3D  memakaikan  aplikasi solidworks 2017.  Oleh  dari  itu  yang  pertama  kalinya  terlebih dahulu  buat  2D  pertama  kali  menggunakan  aplikasi solidworks 2017.  Model  2  Dimensi  untuk  dapat menghasilkan  gambar  bagus  dan  teliti  sama  ukuran yang  lebih  rinci,  agar  rancangannya  lebih  gampang untuk  dipahami.  Keutamaannya  beda  dengan  buat gambar  itu  adalah  kemudahannya  jika  ada  koreksi yang  akan  dirubahkan.  Rancangan  gambar  ini dimulai  pada  pembuatan  gambar  dari  bagian (part) dari  sepeda lipatnya  itu. Di bawah  ini ada  gambar  3 adalah sampel gambar 2D
Gambar 3 Contoh model/sketsa 2D
Gambar  3    digamabr  dengan  aplikasi solidworks 2017.  Gambar  diats  bukan  model  2D  dari  sepeda yang  bakal  dianalisis  nanti,  tapi  itu  hanya    bentuk dan arah  untuk  dibuat gambar 3 D  nantinya. Selesai gambar  bentuk  2D  yang  akan  diperlukan,  itu  bakal dibentukkan jadi gambar atau gambar 3D yang akan dimaksudkan  pada  gambar  4.  Rancangan  3D dibentuk memakaikan tool-tools yang sesuai, seperti revolve,  extrude, dan loft ,  mengikuti  apa  yang  telah digambar berbentuk 2D sebelumnya. Pada umumnya untuk menggapai 3D ini yang dibutuhkan, model 2D haruslah  dikoreksikan  atau  boleh  saja  memberikan suatu gambar 2D yang lain.
Gambar 4 Model 3D sepeda lipat

## Proses  Penggabungan  atau  Assembly  dengan Software SolidWork 2017
Sesudahnya  langkah  bentuk  3D  pada  setiap  bagian sepeda lipat yang dibutuhkan sebagai analisa selesai semuanya  didesain,  jadi  metode  berikutnya  yaitu langkah penggabungan (assembly) . Langkah assembly ini  mencakup  penggabungan  pada  setiap komponen  menjadikan  satu  alat  yang  diinginkan atau  satu  barang.  Gambar  5  merupakan  contoh desain  3D  yang  sudah  dilaksanakan  langkah assembly yang  bisa  diatur  posisinya.  Dengan sudahnya langkah ini, telah selesai dibuat.

## Pemilihan Material
Materialnya yang dipadukan  disepeda lipat ini sama persis dengan spesifikasinya pada sepeda izi arc nya yaitu  sama  memakaikan  material chromoly yang juga  baja  paduan  yang  terdapat  juga chromium dan molybdebnum ,  pada software  solid baja  paduan  ini adalah Alloy  Steel dengan Grade 4140  mempunyai komponen yang tidak berbeda dengan chromoly .
Tabel. 1. Data Material

## Data Material
Mass Density 7700 kg/m 3 Yield Strength 6.20422e+08 N/m 2 Elastic modulus 2.1e+11 N/m 2

## Pemberian Beban
Dipemberian  berat  disini  hanyalah  memberikan beban pada rangka dalam keadaan diam. Pembebanan  statis  ini  merupakan  pembebanan memliki  sifat  tetap.  Beban  diberikan  pada  bagian seat  tube ,  dan  dibagian  setang  dengan  besar  10  N pada  kedua  sisi.  Tempat  pemberian  beban  dapat dilihat digambar bawah ini.:

## Gambar 6 Beban di analisa desain sepeda lipat

## Faktor keamanan
Faktor  keamanan  adalah  suatu  keadaan  berguna untuk  mengetahui  keamanan  suatu  alat,  pada kekuatan  salah  satu  bahan  haruslah  melebihi kekuatannya yang sebenarnya.[4]

## 3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil analisis
Hasil analisis simulation rangka disepeda menghasilkan  beberapa  hasil  tegangan,  regangan, perpindahan,  dan  faktor  keamanan  struktur  yang didapatkankan  pada  Aplikasi Solidwork dengan dilakukan Simulasi Solidworks , sesudah itu memasukkan data spesifikasinya dimaterial bahan.
Dimasukkan  struktur  sepeda  itu  dengan  pembeban 600  kgf  yang  diamsumsikannya  sebagai  beban sipengendara.  Jadi  dari  hasil  analisa  dan  simulasi bisa  didapatkan  nilainya  maksimum  dan  minimum yang  bisa  dibaca  langsung  ditampilan  aplikasi solidworks.
Tabel 2. Hasil analisis pada rangka sepeda
Nama Minimum Maksimum Volume 0.000920809 m 3 Mass 7.09023 kg Von Misses stress 3.675e+01 N/m 2 5.827e+07 N/m 2 Resultant Displacement 0.000649 mm 0.298 mm Strain 3.956e-10 1.993e-04 Factor of Safety 10.6 1.69e+07

## Von Misses Stress
Ciri-ciri  kondisi Von  Mises menandakan  bahwa luluhnya  tidak  bergantung  ditegangan  normal  atau ditegangan geser tertentunya, melainkan bergantung pada fungsi ketiga dari tegangan geser utamanya.[5] Analisis  menggunakan Finite  Element  Methods . Besar von  Misses  stress terjadi  bagian  konstruksi forward  storage platform pada  kerangka  sepeda  izi arc  pada  disetiap  keadaan  pemberian  beban  yaitu beban  diam.  Pembebanan  statis  adalah  jenis pemberian  beban  bersifat  tetap  (tidak  memiliki gerakan  ataupun  getaran),  didalam  proses  ini  yaitu pemberian  beban  kerangka  sepeda  bersama  asumsi besarnya tidaklah berubah.
Gambar 7 Hasil von mises stress
Gambar  7  menampilkan  hasil  analisa  menggunakan Metode  Elemen  Hingga.  Daerah  yang  terjadi diperoleh von  Misses  stress maksimal  yang  terjadi sebesar  5.827e+07  N/m²  terjadi  terbesar  didaerah chainstay .  Sedangkan  tegangan  minimalnya  adalah 3.675e+01 N/m².
Dilihat  pada  angka  kekuatan  luluhnya  ( yield strength )  dengan  materialnya  yaitu Alloy  Steel Grade 4140  dapat  dikatakan  aman  karena  angka tegangan  maksimumnya  sebesar  5.827e+07  N/m²
dan  angka  hal  itu  tidak  melebihi  nilai  kekuatan luluhnya.

## Resultant Displacement

## Gambar 8 Resultant Displacement
Gambar  8  mendapatkan  hasil  analisa  menggunakan finite  element  methods .  Pada  hasil  analisa  tersebut terdapat  perpindahan    maksimal  tersebut  dengan nilai  0.298  mm  tersebut  terdapat  pada  yang ditunjukkan  didaerah  model  diatas,  dari  dibentuk awalnya  yang  menunjukkan  pada  didaerah  yang berwarna merah, didaerah itu terjadinya perpindahan sangat  besar  akibatnya  adanya  pemberian  beban yang diberikan. Sehingga  perpindahan minimumnya yaitu 0.000649 mm.

## Regangan
Gambar 9 Regangan yang terjadi pada rangka
Dari  gambar  9,  mendapatkan  hasil  analisis menggunakan Finite  Element  Method .  Pada  hasil analisa dapat disimpulkan bahwa Regangan maksimumnya  terjadi  sebesar  1.993e-04  terdapat didaerah  yang  ditunjukkan  pada  gambar  diatas. Sedangkan  regangan  minimum  yaitu  3.956e-10. Pada  gambar  terdapat  lendutan  pada  rangka  sepeda yang berbeda bentuk sebelum diberikan beban.

## Factory of Safety
Gambar 10 Faktoc of safety yang terjadi pada rangka
Dari  gambar  10,  mendapatkan  hasil  dari  analisis pada  rangka  tersebut  dihasilkan factor  of  safety (FOS) mendapatkan nilai minimum adalah 10.6, dan hasil  maksimumnya  yaitu  1.69e+07.  Nilai  FOS maksimum  yaitu  apabila  nilai  yang  didapatkan semakin tinggi maka tingkat kemanannya akan lebih aman  digunakan.  Dan  FOS  minimum  yaitu  apabila nilai  keamanan  semakin rendah  maka  keamanannya akan  semakin  rendah  atau  tidak  aman  untuk digunakan.

## Pembahasan
Pada analisis kekuatannya pada sepeda lipat IZI ARC 16  adalah  dilakukan  menentukannya  nilai  tegangan maksimum dengan kondisi barang statis atau kondisi tidak  bergerak,  kemudian  membedakan  dengan angka  kekuatan  luluhnya  material  yang  dipakai ( yield strength ). :
Gambar 11 tegangan pada rangka
Gambar  11  menerangkan  bahwa  tegangan  pada  tiga titik  pemberian  beban  di seat  tube dan  stang  depan atau  pegangan  tangan  menghasilkan  tegangan maksimumnya  sebesar  5.827e+07  N/m²  maka  dari itu  dapat  dibedakan  antara  kekuatan  luluh  dari material Allloy  Steel  (SS) dengan  nilai  6.20422e+08 N/m2,  sehingga  rangkanya  itu  tidak  mengakibatkan deformasi  plastis  dan  jika  tegangan  maksimumnya melewati  kekuatan  luluh  jadi  kerangka  akan mengakibatkan  kegagalan  atau  patah.  Dari  gambar
11 terlihat jelas bahwa rangka hanya terjadi lendutan yang tidak menyebabkan patah.
Gambar 12 Regangan pada rangka
Dari data yang dihasilkan jadi lebih dipahami bahwa semakin  besar  ditegangan  maksimumnya  yang  ada akibat  terjadi  pembebanan  sehingga  semakin besarnya  pula  akan  terjadi  kegagalan  yang dialaminya dan defleksi akan terlihat terbentuk.

## 4 KESIMPULAN
Kesimpulannya  bila  digunakan  perangkat  lunak dalam  menganalisis  rangka,  terkhusus software SolidWorks yang  memiliki  basis  FEM,  dapat menyederhanakan  dan  mempersingkatkan  waktu menganalisis  rangka  struktur  elemen.  Analisa menggunakan Finite  Element  Methods .  Besar von Misses  stress yang  terjadi  di  konstruksi forward storage  platform distruktur  sepeda  izi  arc  16  bagi disetiap  kondisi  pemberian  beban  adalah  beban statis.  Berdasarkan  penelitian  dan  simulasi  yang sudah  dilaksanakan  bisa  didapatkan  kesimpulan sebagai berikut:
1. Pemberian  beban  yang  disimulasikan  pada rangka  sepeda  ada  dua  titik  pemberian  beban, yaitu pada seat tube dan handle tube , pemberian beban lebih banyak pada bagian seat tube.
2. Model  rangka  sepeda  lipat  yang  dibebankan beban  sebesar  600  kgf  menghasilkan  angka tegangan maksimum
5.827e+07 N/m2,
dikarenakan  angka  tegangan von  mises yang terjadi  pada  bawah  kekuatan  luluh  bernilai 6.20422e+08  N/m2,  jadi  kerangka  sepeda  lipat ini hanya mengakibatkan deformasi elastis.
3. Hasilnya  mendapati  bahwa  hasil  dari  analisis yang  terdapat  pada  rangka  menghasilkan  faktor keamanan  mendapatkan  nilai  minimum  adalah 10,6  dan  hasil  maksimum  adalah  1,693+07.
Menunjukkan  bahwasanya  kekuatan  materialnya <  tegangannya  yang  terjadi.  Maka  dari  itu  dapat dikatakan  bahwasanya  rangka  sepeda  lipat  ini aman digunakan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Diucapkan terima kasih kepada Universitas Sriwijaya  yang  telah  banyak  memberikan  dukungan dan fasilitas dalam penyelesaian penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] M.  P.  Antartika et  al. ,  “Elemen  Hingga Berbasis Software Dengan Simple Supported Calculation  Pada  Kapal  50,”  vol.  12,  no.  1, pp. 72–78, 2020. [2] A.  Kekuatan et  al. ,  “Analisa  kekuatan konstruksi  car  deck  pada  kapal  km.  dharma ferry  3  dengan  metode  elemen  hingga,”  pp. 53–61.
[3] A.  Inventor,  “Perancangan  dan  Analisis Kekuatan Frame Sepeda Lipat Menggunakan Autodesk  Inventor,”  vol.  2,  no.  2,  pp.  126– 135, 2018.
[4] A.  I.  Imran,  “Simulasi  Tegangan  Von  Mises Dan  Analisa  Safety  Factor  Gantry  Crane Kapasitas  3  Ton,”  vol.  8,  no.  2,  pp.  1–4,
2017.
[5] M.  Awwaluddin et  al. ,  “Analisis  statik support  pemegang  sumber  pada  prototip pencitraan  peti  kemas  menggunakan  ansys,” vol. 08, no. 1978, pp. 32–39, 2014.