Abstrak—Penggunaan material ringan alternatif untuk bus body frame  pada  battery  electric  vehicle  bus  dapat  meningkatkan efisiensi kendaraan. Hal ini dikarenakan berat kendaraan akan berkurang yang akan membuat gaya hambat kendaraan ketika berjalan  semakin  kecil.  Perubahan  material  pada  bus  body frame  berpengaruh  pada  kekuatan  dan  safety  kendaraan. Dengan  begitu  perlu  dilakukan  analisis  lebih  lanjut  untuk mengetahui  kekuatan  dan  keamanan  kendaraan.  Dengan menggunakan uji simulasi  rollover untuk  safety dan uji beban statis  serta  beban  kendaraan  ketika  bergerak  dinamis,  maka akan didapatkan hasil penelitian berupa kelayakan penggantian  material.  Serta  dilakukan  pula  perhitungan economic  fuel  savings  akibat  pergantian  material.  Dengan dipilih  3  material  alternatif  dan  material  carbon  steel  sebagai base  material.  Pemilihan  material  mengikuti  Ashby  chart. Dengan mengganti material menjadi material ringan, dilakukan simulasi  dengan  beban  statis,  beban  berbelok  kearah  kiri, kanan,  dan  saat  melakukan  pengereman.  Didapatkan  hasil simulasi  bahwa  penggantian  material  membuat  tegangan maksimum  yang  terjadi  meningkat  dan  menurun  pada  kasus tertentu.  Dengan  nilai  maksimum  sebesar  231.15  MPa  dan defleksi terbesar sebesar 23.326 mm. Dilakukan pula uji rollover dengan standard yang di acu adalah UNECE R-66. Didapatkan hasil  simulasi  berupa  defleksi  yang  mana  material  alternatif aluminum  dan  titanium  memenuhi  standard  sementara  untuk material magnesium melebihi safety area pada standard UNECE R-66.
Kata  Kunci—Bus  Body  Frame,  Kekuatan,  Safety,  Material Ringan, Economic Fuel Savings.

## I. PENDAHULUAN
ENGGUNAAN bahan bakar fosil bagi moda transportasi sangatlah  buruk  bagi  lingkungan  dimana  gas  hasil pembakaran  berperan  besar  bagi  perubahan  iklim. Alternatifnya  adalah  dengan  menggunakan  kendaraan elektrik. Kendaraan  elektrik  memiliki  batasan  jarak  tempuh berupa energi yang tersimpan pada baterai. Untuk menambah efisiensi  dan  jarak  tempuh,  dapat  dilakukan  pengurangan berat  kendaraan.  Cara  untuk  mengurangi  berat  kendaraan adalah  mengganti  material  pada  salah  satu  strukturya. Pengurangan berat juga akan diperoleh savings sebagai akibat meningkatnya efisiensi
Penggantian material menjadi material ringan mengakibatkan  perbedaan  karakteristik  pada  struktur kendaraan. Hal ini dikarenakan oleh perbedaan karakteristik material yang dipengaruhi oleh young’s modulus, density, dan yield  strength dari  material.  Dengan  perubahan  yang  akan dilakukan adalah pada bus body frame maka perlu dilakukan analisis  untuk  mendapatkan  apakah  material  yang diaplikasikan dapat memenuhi standard keamanan dan safety yang  ada.  Analisis  keamanan  akan  dilakukan  dengan
memberikan beban statis, beban kendaraan ketika berbelok, dan mengerem. Analisis safety akan mengacu pada standard UNECE R-66 dimana terdapat safety area ketika dilakukan uji guling.
Dengan  menggunakan BEV  bus yang  telah  dilakukan modifikasi lay-out dan  analisis  peformansi  pada  PUI  SKO- ITS, maka pada penelitian ini disusun rumusan masalah yaitu bagaimana  kekuatan  material  alternatif  pada  pembebanan statis  dan  beban  ketika  kendaraan  bergerak  secara  dinamis, serta bagaimana kekuatan material alternatif ketika dilakukan uji crash  rollover atau  guling.  Analisis  dilakukandengan menggunakan  metode  elemen  hingga  atau numerical analysis .

## II. URAIAN PENELITIAN
A. Design BEV Bus
Design  BEV bus yang digunakan adalah design BEV bus yang telah dimodifikasi pada PUI SKO-ITS. Design BEV bus tersebut  merupakan design  BEV  bus hasil retrofit dari internal combustion engine bus. Design tersebut memodifikasi  beberapa  komponen ICE  bus dengan menambahkan  tempat  baterai  pada  tengah chassis dan side pod kanan  dan  kiri.  Serta  membuat  perubahan  mengikuti perubahan  komponen  yang  digunakan.  Desain  battery electrical vehicle tertera pada Gambar 1.

## B. Material Alternatif Ringan
Material ringan yang digunakan sebagai material alternatif untuk bus body frame dipilih  3  material  alternatif  yaitu magnesium  alloy  AZ80A,  titanlum  alloy  Ti6Al4V, dan aluminum  alloy  6061 dan  material  awal  yaitu carbon  steel [1] . Material  tersebut  memiliki  karakteristik  yang  berbeda yang  mana  pemilihan  tersebut  memiliki  perbedaan  atau

## P

## Analisis Material Ringan pada Bus Body Frame Battery Electric Vehicle Bus PUI SKO ITS dengan Metode Elemen Hingga
Khadif Gicha Alifio, Julendra Bambang Ariatedja dan Bambang Sudarmanta Departemen Teknik Mesin, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : ariatedja@me.its.ac.id
Gambar 1.  Desain battery electrical vehicle PUI SKO-ITS.
variasi pada young’s modulus terkecil hingga terbesar namun tidak terdapat young’s modulus material yang diatas carbon steel. Material properties yang digunakan tertera pada Tabel 1.
Material  tersebut  akan  diaplikasikan  pada side  structure, roof structure dan side pod BEV bus yang mana adalah seperti Gambar 2.

## C. Analisis Beban Kendaraan
Beban-beban yang diaplikasikan pada kendaraan pada saat kondisi statis dihitung dengan menghitung berat beban yang ditumpu  kendaraan  ketika  dalam  kondisi  diam.  Beban tersebut  berupa  komponen  elektrik,  penumpang,  dan komponen  pendukung  lainnya.    Dengan  mengasumsikan komponen  elektrik  bermassa  rendah,  maka  beban  yang ditopang oleh struktur seperti pada Tabel 2.

## D. Analisis Beban Kendaraan
Beban  dinamis  dengan  menggunakan  asumsi  kendaraan berada  pada  kondisi  jalanan  lurus  ketika  berbelok  dan mengerem,  dihitung  secara  manual  dengan  persamaan gaya yang mengacu pada referensi [2-3]. Gaya -gaya yang terjadi ketika  mobil  berbelok  diambil  dari  kondisi  kendaraan berbelok dengan kecepatan maksimum yang dianalisis pada kondisi  skid  dan  guling.  Dengan  persamaan  kecepatan maksimum adalah sebagai berikut:
𝑉𝑠𝑚𝑎𝑥 =   √𝜇. 𝑅. 𝑔
𝑉𝑔𝑚𝑎𝑥 =   √ 𝑅.𝑔.𝑡 2ℎ
Dimana µadalah koefisien gesek  antara jalan dan roda, g adalah  percepatan  gravitasi,  R  adalah  radius  belokan  dan  h adalah  jarak  titik  pusat  massa  dengan  ban  dengan  arah samping.  Kecepatan  maksimum  tersebut  akan  digunakan sebagai  perepatan  kearah  lateral  dengan  melakukan kesetimbangan gaya kearah samping.
Beban  ketika  kendaraan  melakukan  pengereman  didapat dengan mengacu pada referensi [2-3] yang mana merupakan kestimbangan  gaya  hambat  kendaraan  dengan  persamaan sebagai berikut.
𝐹𝑟𝑒𝑠 = 𝐹𝑏𝑟 + 𝐹𝑏𝑓 + 𝑅𝑓 + 𝑅𝑟 + 𝐹𝑑
Dengan Fbr dan Fbf adalah gaya pengereman ban depan dan belakang, Rf dan Rr adalah rolling resistance ban depan dan  belakang  dan Fd adalah  gaya  hambat  aerodinamis. Dengan didapatkan Fres atau gaya hambat maksimum ketika pengereman, maka akan didapatkan perlambatan maksimum kendaraan ketika melakukan pengereman.
Dengan  nilai  berat bus yang  berbeda  pada  tiap  variasi material  ringan,  maka  didapatkan  nilai  percepatan  yang berbeda  pula  pada  tiap  variasi  material.  Dengan  hasil perhitungan analisis beban sebagai percepatan pada Tabel 3.
E. Standard Rollover Test (UNECE R-66)
Uji rollover dilakukan  untuk  mengetahui safety atau keamanan  kendaraan  ketika  bus  terguling.  Metode  analisis finite  element  method untuk  uji  guling  menggunakan permodelan quasi-static sebagaimana mengacu pada referensi [4-6], . Hal ini dilakukan untuk mempercepat waktu simulasi  yang  lama  apabila  dilakukan  menggunakan permodelan explicit  dynamics. Dengan standard untuk keamanan uji rollover mengikuti UNECE R-66. Yang mana pada standard ini  terdapat safety  area yang  membatasi defleksi  maksimum  struktur  apabila  dilakukan  uji  guling.
(1) (2)
(3)
Tabel 1. Material properties yang digunakan No Material Properties 1 Carbon Steel AISI 1045 Young's Modulus 200 GPa Density 7,85 g/mm3 Yield Strength 415 MPa 2 Aluminum Alloy 6061 Young's Modulus 71,7 GPa Density 2,81 g/mm3 Yield Strength 462 MPa 3 Magnesium Alloy AZ80A Young's Modulus 45 GPa Density 1,8 g/mm3 Yield Strength 250 MPa 4 Titanium Alloy Ti6Al4V Young's Modulus 114 GPa Density 4,42 g/mm3 Yield Strength 830 MPa Tabel 2.
Beban yang ditopang struktur bus
No Komponen Berat 1 Battery tengah 168,0 Kg 2 Battery samping 182,7 Kg 3 Motor 134,0 Kg 4 AC 1.940,0 Kg 5 Penumpang 130,0 Kg Tabel 3. Nilai percepatan tiap variasi material No Material Arah Percepatan 1 Steel Bus Lateral 7,66 m/s2 Braking 13,95 m/s2 2 Aluminum Bus Lateral 7,34 m/s2 Braking 13,81 m/s2 3 Magnesium Bus Lateral 7,25 m/s2 Braking 13,75 m/s2 4 Titanium Bus Lateral 7,42 m/s2 Braking 13,89 m/s2
Gambar 2.  Desain struktur bus yang dirubah materialnya.
Gambar 3. Safety area UNECE R-66.
Dengan safety area tertera pada Gambar 3.
Pada standard tersebut,  juga  didapatkan  bahwa  energi yang dapat diserap oleh struktur adalah sebesar 75% dari total energi ketika kendaraan terguling. Hal ini digunakan sebagai acuan ketika dilakukan uji guling.
𝐸 𝑇 = 0,75. 𝑀. 𝑔. ∆ℎ
(4)
Dengan ET adalah energi yang terserap, M adalah massa kendaraan  total,  g  merupakan  percepatan  gravitasi  dan  Δh merupakan ketinggian awal uji guling

## III. METODE PENELITIAN

## A. Diskritisasi Model Penelitian
Analisis yang dilakukan pada penelitian ini adalah dengan menggunakan finite element method yang mana design BEV bus harus  dilakukan  proses  diskritisasi.  Proses  diskritisasi dilakukan dengan cara mengkonversi model menjadi surface modelling untuk  mempercepat  waktu  simulasi.  Metode diskritisasi yang dilakukan adalah dengan cara local meshing
dengan  bentuk mesh adalah hexa dan prism  mesh. Hal  ini dilakukan  untuk  menjaga  kualitas mesh berada  pada klasifikasi  “ very  good” pada mesh  quality  chart mengacu pada referensi. Didapatkan hasil diskritisasi yang tertera pada Gambar 4.
Setelah  dilakukan  proses  diskritisasi,  perlu  dilakukan  uji konvergensi  yang  mana  bertujuan  sebagai  uji  untuk mengetahui  apakah  hasil  simulasi  yang  didapat  masih bergantung  pada  besarnya  diskritisasi  atau  tidak.  Dengan menggunakan salah satu variasi pada penelitian, didapatkan nilai uji diskritisasi yang tertera pada Gambar  5.
Dengan  hasil  yang  didapat  pada  Gambar  5,  maka digunakan  diskritisasi  dengan  nomor element  size 11  atau dengan  ukuran  22  mm.  Hal  ini  dikarenakan  hasil  simulasi dengan element  size yang  lebih  kecil  tidak  menunjukkan perubahan yang signifikan.

## B. Boundary Condition Uji Kekuatan
Uji  kekuatan  bertujuan  untuk  mengetahui  kekuatan  dari struktur ketika  diberikan  pembebanan.  Metode  yang digunakan  yaitu  pembebanan  statis  dan  mengacu  pada referensi  [7] . Dengan  melakukan input  boundary  condition
Gambar 7.  Hasil diskritisasi model battery electrical vehicle bus.
Gambar 8.  Hasil uji konvergensi atau grid independecy test.
Gambar 9.  Set-up simulasi uji kekuatan.
Gambar 4.  Boundary condition support simulasi.
Gambar 5.  Boundary condition simulasi rollover.
Gambar 6.  Distribusi tegangan hasil simulasi bus kondisi statis.
adalah berupa  gaya-gaya  akibat  berat  penumpang,  dan komponen  elektrik  berupa  motor,  AC,  dan  juga battery. Komponen  elektrik  dengan  massa  ringan  diabaikan  sebagai sebuah  asumsi.  Gambar  6  menunjukkan  gambar  set-up simulasi uji kekuatan.

## C. Boundary Condition Support
Boundary  condition  berupa support berfungsi  sebagai tumpuan ketika dilakukan simulasi. Dengan uji kekuatan dan safety tumpuan  yang  digunakan  adalah  keempat  roda kendaraan. Dengan menggunakan model pada finite element method berupa remote  displacement dengan  x,y,z-axis dikunci untuk roda belakang dan x,y-axis yang dikunci pada roda depan. Simulasi pada bagian ini tertera pada Gambar 7.

## D. Boundary Condition Uji Rollover
Uji  rollover  atau  guling  dilakukan  untuk  mengetahui keamanan  kendaraan  apabila  terjadi crash  guling. Dengan merujuk  pada  metode quasi-static yang  mengacu  pada referensi [4-6]. Dengan menggunakan displacement sebagai boundary  condition yang  akan  didapatkan force  reaction
serta  defleksi  yang  terjadi.  Simulasi  pada  bagian  ini  tertera pada Gambar 8.

## IV. HASIL DAN DISKUSI
Berikut pembahasan hasil analisis pengurangan berat serta fuel  economy dan  juga  hasil  simulasi  kekuatan  dan safety yang telah dilakukan.

## A. Hasil Pengurangan Berat dan Fuel Economy
Dengan  menggunakan  material  ringan  pada  struktur didapatkan distribusi berat yang tertera pada Tabel 4.
Pengurangan  berat  tersebut  mengakibatkan  penambahan efisiensi  yang  mana  membuat  pengurangan fuel yang digunakan kendaraan untuk berjalan. Dengan mengasumsikan  kendaraan  berjalan  pada  jalanan  lurus, kecepatan  konstan  sebesar  40  km/jam  dan  listrik  dengan harga Rp. 1.600/kWh. Didapatkan hasil fuel economy saving seperti pada Tabel 5.
Savings atau  penghematan  yang  terjadi  akibat  dari penambahan  efisiensi  tidak  begitu  signifikan  apabila  bus hanya  digunakan  pada  jarak  tempuh  yang  pendek.  Namun apabila bus digunakan untuk perjalanan jauh yang mana bus merupakan kendaraan umum yang beroperasi setiap harinya, untuk  jarak  antar  kota,  maka savings tersebut  adalah  nilai yang besar.
Gambar 10.  Distribusi deformasi hasil simulasi bus kondisi statis.
Gambar 11.  Deformasi chassis dengan bus body frame titanium.
Gambar 12.  Deformasi chassis dengan bus body frame magnesium.
Tabel 4. Pengurangan massa bus akibat penggunaan material ringan No Material Massa Total Pengurangan Persentase 1 Steel Bus 5.944,7 Kg 0 Kg 0.00% 2 Aluminum Bus 5.631,6 Kg 313,05 Kg 5,27% 3 Magnesium Bus 5.568,9 Kg 375,79 Kg 6,32% 4 Titanium Bus 5.731,6 Kg 213,05 Kg 3,58% Tabel 5. Nilai penambahan energi yang dibutuhkan dan savings setiap 100 km No Material kWh/100 km Penambahan Efisiensi Saving/100 km 1 Steel Bus 73,85 0,00% Rp. 0.00 2 Aluminum Bus 70,44 4,62% Rp. 5.624,50 3 Magnesium Bus 69,76 5,54% Rp. 6.751,63 4 Titanium Bus 71,53 3,14% Rp. 3.827,80
Gambar 13.  Distribusi tegangan hasil simulasi bus kondisi mengerem.

## B. Hasil Simulasi Kekuatan Bus
Dengan  melakukan  simulasi  dengan finite  element methods, pada kondisi statis. Didapatkan hasil simulasi pada Gambar 9.
Dari hasil tersebut, didapatkan bahwa perubahan material ringan  akan  mempengaruhi  tegangan  maksimum  yang terjadi.  Terdapat  kenaikan  tegangan  maksimum  tertinggi sebesar  10,08  MPa  atau  9,92%  yaitu  pada  variasi  material magnesium alloy dari material steel dengan nilai awal 101,63 MPa . Tegangan maksimum pada variasi material ringan lain juga  mengalami  kenaikan  yaitu  7,41  MPa  pada aluminum alloy dan 4,58 MPa pada titanium alloy. Dengan nilai safety factor berada  pada  rentang  3,71  hingga  4,08.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  perubahan  material  ringan  dapat digolongkan pada kondisi aman.
Dari hasil tersebut, didapatkan bahwa perubahan material
ringan akan distribusi deformasi yang  terjadi.  Dimana pada material steel dan titanium didapatkan  defleksi  maksimum pada bus body frame sementara pada material aluminum dan magnesium memeliki  defleksi  maksimum  pada side  pod battery. Dengan  nilai  defleksi  meningkat  pada  variasi material ringan akibat dari perbedaan nilai young’s modulus material.
Dengan  melihat  hasil  simulasi  berupa  defleksi  dan tegangan  maksimum  yang  tertera  pada  Gambar  10,  maka dapat dilihat mengapa nilai tegangan maksimum meningkat padahal  terjadi  pada  struktur  yang  sama  yaitu  pada chassis yang  tidak  dirubah  materialnya.  Dengan  melihat  distribusi deformasi  yang  terjadi  pada chassis untuk  variasi titanium dan magnesium sebagai  contoh,  didapatkan  distribusi deformasi seperti yang tertera pada Gambar 11 dan Gambar 12.
Dari  hasil  pada  Gambar  12,  terdapat  perbedaan  nilai defleksi  pada  material titanium dan magnesium. Dimana defleksi  pada magnesium lebih  besar  daripada titanium.
Gambar 17.  Distribusi deformasi hasil simulasi bus kondisi mengerem.
Gambar  18.    Deformasi chassis dengan bus  body  frame  steel kondisi braking .
Gambar  19.    Deformasi chassis dengan bus  body  frame  aluminum kondisi braking.z
Gambar 14.  Distribusi tegangan hasil simulasi bus kondisi berbelok ke kanan.
Gambar 15.  Distribusi tegangan hasil simulasi bus kondisi berbelok ke kiri.
Gambar 16.  Distribusi deformasi pada kondisi berbelok kearah kanan.
Perbedaan  nilai  defleksi  ini  yang  menyebabkan  perbedaan stress  maximum yang  terjadi  pada chassis. Defleksi  pada variasi material berbeda dikarenakan oleh perbedaan modulus young pada side  pod  battery. Dimana titanium memiliki modulus young yang lebih besar daripada magnesium alloy.
C. Hasil Simulasi Kekuatan Bus Ketika Mengerem
Dengan melakukan simulasi  dengan finite  element methods, pada kondisi mengerem. Didapatkan hasil simulasi pada Gambar 13.
Perubahan  material  ringan  akan  mempengaruhi  tegangan maksimum  yang  terjadi.  Terdapat  kenaikan  tegangan maksimum tertinggi sebesar 4,44 MPa atau 1,96% yaitu pada variasi material magnesium alloy dari material steel dengan nilai awal 226,71 MPa Sementara. tegangan maksimum pada variasi  material  ringan  lain  mengalami  penurunan  yaitu sebesar 19,02 MPa pada aluminum alloy dan 1,57 MPa pada titanium alloy. Dengan nilai safety factor berada pada rentang 1,79  hingga  1,99.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  perubahan
material ringan dapat digolongkan pada kondisi aman.
Dari hasil pada Gambar 14, didapatkan bahwa perubahan material  ringan  akan  distribusi  deformasi  yang  terjadi. Dimana  pada  material steel,  aluminum dan titanium didapatkan defleksi maksimum pada struktur atap. Sementara pada material magnesium memeliki defleksi maksimum pada atap  bagian  tengah,  yang  mana  menunjukkan magnesium tidak  begitu  baik  dalam  menahan  beban  AC . Dengan  nilai defleksi  meningkat  pada  variasi  material  ringan  akibat  dari perbedaan nilai young’s modulus material.
Perbedaan  hasil  tegangan  maksimum  pada  hasil  simulasi braking terjadi dikarenakan hal yang sama seperti pada hasil simulasi  beban  statis.  Yang  mana  perbedaan  tegangan maksimum  dikarenakan  oleh  perbedaan  deformasi chassis akibat  dari  perbedaan young’s  modulus. Berikut  perbedaan deformasi chassis pada kondisi braking.
Dari  hasil  simulasi  pada  Gambar  15  dan  Gambar  16, didapatkan bahwa nilai defleksi pada aluminum alloy ketika dilakukan braking lebih kecil daripada material steel. Hal ini
Gambar 20.  Distribusi deformasi pada kondisi berbelok kearah kiri.
Gambar 21.  Grafik energi absorption vs deformation uji rollover.
Gambar 22.  Defleksi akibat uji rollover dengan variasi material.
Tabel 6.
Rekomendasi material altenratif untuk struktur bus body frame No Struktur Pemilihan Material Material Alasan 1 Battery Side Pod Aluminum Alloy atau Titanium Alloy Battery Side Pod berpengaruh pada distribusi deformasi chassis ladder yang berdampak pada tegangan maksimum. Dimana dengan penggantian kedua material ini stress maximum akan bertambah dengan kenaikan maksimum 10.57% 2 Side Struktur Utama Titanium Alloy atau Alluminum Alloy (dipertebal) Side struktur utama memiliki peran penting untuk menyokong ketika dilakukan uji guling, sehingga diperlukan material dengan Young's modulus tinggi atau mempertebal struktur untuk memenuhi standard UNECE R-66 3 Struktur utama atap Aluminum Alloy Memiliki peran menopang AC. Didapatkan dari hasil simulasi bahwa semakin ringan struktur atap dapat mengurangi defleksi pada atap. Dipilih aluminum alloy
dikarenakan material kuat menahan AC dan memiliki densitas terrendah 4 Struktur pembantu atap Magneisum Alloy Memiliki peran membantu menopang AC. Dipilih magnesium karena memiliki densitas terrendah dan dapat mengurangi defleksi. Magnesium memiliki defleksi tinggi apabila digunakan sebagai struktur utama atap
Gambar 233.  Grafik perbandingan tegangan maksimum.
mengakibatkan  nilai  tegangan  maksimum  pada material aluminum alloy lebih kecil daripada material steel. Perbedaan tersebut terjadi dikarenakan pada side pod battery bermaterial aluminum alloy meskipun memiliki distribusi deformasi yang besar, deformasi yang diakibatkan battery side pod aluminum alloy hanya mengakibatkan chassis berdefleksi dengan nilai yang lebih kecil daripada side pod steel.
D. Hasil Simulasi Kekuatan Bus Ketika Berbelok
Dengan  melakukan  simulasi  dengan finite  element methods, pada  kondisi  berbelok  ke  arah  kiri  dan  kanan. Didapatkan hasil simulasi yang tertera pada Gambar 17 dan Gambar 18.
Dari hasil simulasi didapatkan bahwa perubahan material ringan  akan  mempengaruhi  tegangan  maksimum  yang terjadi.  Terdapat  kenaikan  tegangan  maksimum  tertinggi sebesar 33,13 MPa atau 21,46% yaitu pada  variasi material magnesium  alloy pada  kondisi  berbelok  kearah  kanan  dari material steel dengan  nilai  awal  154,39  MPa . Tegangan maksimum  pada  variasi  material  ringan  lain  pada  kondisi berbelok kearah kanan juga mengalami kenaikan yaitu 16,32 MPa  pada aluminum  alloy dan  13,19  MPa  pada titanium alloy. Pada kondisi berbelok kearah kiri, didapatkan kenaikan tegangan maksimum juga pada ketiga variasi material dengan nilai  kenaikan  tegangan  maksimum  tertinggi  sebesar  17,04 MPa atau sebesar 10,93% pada variasi material magnesium alloy. Untuk  variasi  material aluminum  alloy terdapat kenaikan  sebesar  2,24  MPa  dan  material titanium  alloy sebesar  6,98  MPa. Perbedaan  lokasi  tegangan  maksimum pada  saat  berbelok  kearah  kanan  dan  kiri,  dikarenakan perbedaan  percepatan  lateral  ketika  berbelok.  Ketika berbelok  kearah  kanan, chassis sebelah  kiri  akan  terbebani oleh  beban  yang  mengarah  relatif  kearah  kanan  sehingga terjadi  tegangan  maksimum  pada chassis sebalah  kiri.  Hal serupa  terjadi  pada  saat  kendaraan  berbelok  kearah  kiri. Dengan  nilai safety  factor saat  kendaraan  berbelok  kearah kanan dan kiri berada pada rentang 2,21 hingga 2,68. Hal ini menunjukkan  bahwa  perubahan  material  ringan  dapat digolongkan pada kondisi aman.
Dari hasil yang didapat pada Gambar 19 dan Gambar 20, didapatkan bahwa perubahan material ringan akan distribusi deformasi yang terjadi. Dimana pada semua variasi material didapatkan  defleksi  maksimum  pada  struktur  atap . Terdapat perbedaan letak defleksi maksimum ketika berberlok kearah kanan  dan  kiri,  dimana  perbedaan  tersebut  akibat  dari  arah belokan  yang  mengakibatkan  perbedaan  percepatan  lateral ketika berbelok. Dengan nilai defleksi meningkat pada semua variasi  material  ringan  akibat  dari  perbedaan  nilai young’s
modulus material.
E. Hasil Simulasi Keamanan Bus
Dengan  melakukan  simulasi rollover untuk  mengetahui keamanan bus, didapatkan hasil grafik deformation vs energy absorption yang tertera pada Gambar 21.
Dari hasil simulasi didapatkan bahwa pada untuk material magnesium tidak dapat menahan energi pada saat uji rollover hingga defleksi sebesar 0,55 m dan tidak memenuhi standard UNECE  R-66. Sementara  material steel,  titanium,  dan aluminum dapat menahan energi pada saat bus dilakukan uji rollover dengan  defleksi  yang  berbeda.  Untuk  itu  perlu dilakukan  pengecekan  defleksi  yang  terjadi  dengan safety area UNECE R-66.
Dari  hasil  deformasi  apabila  dilakukan  uji rollover, didapatkan bahwa material steel dan titanium memiliki jarak dari safety  area yang  besar.  Sementara  pada aluminum memiliki  jarak  yang  sedikit.  Dan  pada magnesium defleksi telah  melebihi safety  area yang  mana  menunjukkan  tidak lolos  dilakukan uji  rollover. Defleksi  tersebut  dikarenakan perbedaan modulus young dari material yang berbeda. Untuk memperkuat  struktur,  dapat  dilakukan  pertebalan  pada komponen penyangga utama. Defleksi yang diakibatkan oleh uji rollover tertera pada Gambar 22.

## F. Rekomendasi Pemilihan Material Hasil Penelitain
Dengan  mengolah  hasil  simulasi  yang  telah  dilakukan, didapatkan  material  alternatif  yang  direkomendasikan  tiap struktur bus body frame pada Tabel 6.

## V. KESIMPULAN
Kesimpulan  dari  penelitian  ini  adalah  sebagai  berikut: Penggantian material pada bus body frame dapat mengurangi berat  hingga  6,32%  atau  375,79  Kg  pada  penggantian material magnesium  alloy. Pada  material aluminum didapatkan  pengurangan  berat  sebesar  5,27%  dan  pada tianium sebesar  3,58%.  Dengan  penambahan  efisiensi sebesar maksimum sebesar 5,54% dengan penghematan yang didapatkan tiap 100 km sebesar 6.751,63 rupiah.
Penggantian material pada bus body frame dengan material ringan  dapat  meningkatkan  dan  mengurangi  tegangan maksimum.  Tegangan  maksimum  meningkat  dengan peningkatan tertinggi sebesar 33,13% yaitu pada permodelan berbelok  kearah  kanan  dengan  material magnesium  alloy. Sementara  pengurangan  tegangan  maksimum  berada  pada pembebanan braking dengan  variasi  material aluminum alloy. Kenaikan tegangan maksimum dikarenakan perbedaan defleksi akibat perubahan material side pod battery pada bus. Kenaikan dan pengurangan tegangan maksimum dikarenakan perbedaan defleksi akibat pebedaan young modulus material side pod battery pada bus. Nilai maximum equivalent stress terkecil  berada  pada  variasi  pembebanan  statis  dengan material steel dengan nilai 101,63 Mpa sementara maximum equivalent  stress tertinggi  berada  pada  pemodelan braking dengan variasi material magnesium. Nilai safety factor pada keempat  model  dan  keempat  variasi  berada  pada  rentangan 1,795 hingga 4,08 yang mana menunjukkan bahwa kekuatan struktur dapat dikatakan aman.
Penggantian  material  magnesium  alloy  AZ80A  pada bus body  frame tidak  dapat  menahan  impak  saat  uji  guling. Sementara material steel, aluminum, dan titanium tergolong
. Gambar 24.  Grafik perbandingan defleksi maksimum.
dapat menahan impak saat guling dengan mengacu standard UNECE  R-66. Untuk  aluminum  alloy  7075  mengalami peningkatan  dari  defleksi  ketika  dilakukan  uji  guling  dari BEV steel bus sebesar 107,6% atau 0,267 m dan 48,2% atau 0,1197 muntuk titanium alloy Ti6Al4V.  Grafik perbandingan tegangan  maksimum  ditunjukkan  Gambar  23  dan  grafik perbandingan defleksi maksimum ditunjukkan pada Gambar 24.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  M. F. Ashby and D. Cebon, “Materials selection in mechanical design,” Le J. Phys. IV , vol. 3, no. C7, 1993.
[2]  M.  J.  P.  Prasetya,  “Analisis  Kinerja  Traksi  dan  Redesign  Rasio
Transmisi  pada  Panser  ANOA  APC  3  6x6,”  Departemen  Teknik Mesin: Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2017.
[3]  I. N. Sutantra and B. Sampurno, Teknologi Otomotif . Surabaya: Guna Widya, 2010.
[4]  D. Micu, D. Iozsa, and C. STAN, “Quais-Static Simulation Approaches on Rollover Impact of a Bus Structure,” in ACMOS. 2014.
[5]  L. Kwasniewski, C. Bojanowski, J. Siervogel, J. W. Wekezer, and K. Cichocki, “Crash and safety testing standard for paratransit buses,” Int. J. Impact Eng. , vol. 36, no. 2, pp. 235--242, 2009.
[6]  L.  Staes  and  J.  Godfrey, FTA  Standards  Development  Program: Crashworthiness/Crash  Energy  Management  for  Transit  Bus . Washington: Federal Transit Administration, 2018.
[7]  Z. Yang, B. Deng, M. Deng, and G. Sun, “A Study on Finite Element Analysis of Electric Bus Frame for Lightweight Design,” in MATEC Web of Conferences , 2018, p. 03049.