## Simulasi Tegangan pada Rangka Sepeda Motor
Muhammad Hasan Albana*, Faizul Praja*, Benny Haddli Irawan*
 Batam Polytechnics Mechanical Engineering Study Program
Jln. Ahmad Yani, Batam Centre, Batam 29461, Indonesia E-mail: hasan@polibatam.ac.id

## Abstrak
Kekuatan  rangka  pada  sepeda  motor  merupakan  suatu  hal  yang  penting  dan  harus  diperhatikan  karena  selain berfungsi  sebagai  penopang  seluruh  komponen  sepeda  motor,  rangka  juga  berfungsi  untuk  menjaga  kestabilan ketika berkendara. Salah satu variabel untuk mengetahui kekuatan rangka adalah dengan mengukur tegangan yang dialami  oleh  rangka  tersebut  ketika  diberi  beban.  Penelitian  ini  untuk  mengetahui  tegangan  yang  dialami  oleh rangka sepeda motor ketika diberikan beban sebesar 1960 N dan 2450 N pada dua jenis material yang berbeda yaitu Galvanis  Steel dan Black  Steel (AISI  1080).  Penelitian  dilakukan  secara  simulasi  menggunakan  perangkat  lunak Solidwork 2013. Hasil simulasi menunjukkan bahwa rangka dengan material Galvanis steel mengalami deformasi permanen ketika diberi beban 2450 N karena tegangan yang diterima adalah 221,6 MPa melebihi nilai yield strength material tersebut yaitu 203,9 MPa. Sedangkan rangka dengan material Black Steel (AISI 1080) ketika diberi beban sebesar 2450 N tegangan yang diterima adalah 233,9 MPa, masih lebih rendah dibandingkan nilai yield strength material tersebut yaitu 375,8 MPa akan tetapi displacement yang terjadi cukup besar yaitu 21,1 mm.
Kata Kunci: rangka, simulasi, solidwork, tegangan

## Abstract
The  motorcycle  frame  is  important  to  supported  components  of  the  motorcycle  and  to  maintain  stability  when driving. One of the variables to determine the strength of the frame is to measure the stress when it is loaded. This study was to determine the stress experienced by the frame of the motorcycle when it is given a load of 1960 N and 2450 N in two different types of material, Galvanized Steel and Black Steel (AISI 1080). Research conducted with simulations using software Solidwork 2013. The simulation results indicate that the material Galvanized steel frame permanently  deformed  when  given  load  2450  N  because  the  stress  (221.6  MPa)  is  exceed  the  material's  yield strength (203.9 MPa). While the frame of the material Black Steel (AISI 1080) when given a load of 2450 N stress received is 233.9 MPa, still lower than the value of the material's yield strength (375.8 MPa) but displacement that occurs is 21.1 mm.
Keywords: frame, stress, simulation, solidwork

## 1 Pendahuluan
Sepeda motor merupakan jenis moda transportasi yang paling  banyak  digunakan  oleh  masyarakat  Indonesia. Menurut  data  Korps  Lalu  Lintas  Kepolisian  Negara Republik  Indonesia,  jumlah  kendaraan  yang  berope- rasi  di  seluruh  Indonesia  pada  tahun  2013  mencapai 104.211 juta unit. Kendaraan terbanyak yang beropera- si adalah dari jenis sepeda motor dengan jumlah 86.253 juta unit, naik 11% dari tahun sebelumnya yaitu 77.755 juta unit. Untuk mobil, jumlah yang beroperasi pada ta- hun 2013 sebanyak 10,54 juta unit, atau juga naik 11% dari  tahun  sebelumnya  yaitu  9.524  juta  unit.  Sedang- kan jumlah truk tercatat 5.156 juta unit, naik 9% dari tahun sebelumnya yaitu 4.723 juta unit.
Beberapa  penyebab  tingginya  tingkat  penggunaan  se- peda motor di Indonesia antara lain karena sepeda mo- tor merupakan sarana transportasi yang murah dan ter- jangkau. Banyak lembaga pembiayaan yang memberi- kan  kemudahan  kredit  kepemilikan  sepeda  motor. Ketersediaan transportasi umum yang belum memadai juga merupakan salah satu penyebab masyarakat Indo- nesia  untuk  lebih  memilih  sepeda  motor  sebagai  alat transportasi.
Dengan  tingginya  penggunaan  sepeda  motor  di  Indo- nesia  maka  faktor  keamanan  dari  sepeda  motor  harus ditingkatkan.  Salah  satu  bagian  penting  dari  sepeda motor  yang  ikut  berpengaruh  terhadap  keamanan  pe-
Article History Received 14 August 2015 Accepted 15 September 2015
Jurnal Integrasi vol. 7, no. 2, 2015, 146-150
ISSN: 2085-3858 (print version)
ngendara adalah rangka sepeda motor. Rangka pada se- peda  motor  dapat  berfungsi  statik  yaitu  sebagai  pe- nguat struktur dan tempat kedudukan dari komponen- komponen  lain  sepeda  motor  serta  berfungsi  dinamik yang dapat membuat pengendalian sepeda motor men- jadi  stabil  [1,2].  Pada  akhirnya  akan  sangat  berpe- ngaruh terhadap keamanan dalam berkendara.
Penelitian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  tegangan yang  dialami  oleh  rangka  sepeda  motor  ketika  diberi beban. Material rangka yang dipilih untuk diuji adalah galvanis steel dan black steel (AISI 1080). Beban yang ditimpakan  pada  rangka  adalah  sebesar  1960  N  dan 2450  N.  Penelitian  dilakukan  secara  simulasi  dengan menggunakan perangkat lunak SolidWork 2013. Deng- an mengetahui tegangan yang terjadi pada rangka sepe- da motor ketika diberi tegangan yang bervariasi maka dalam  proses  pembuatan  rangka  sepeda  motor  bisa ditentukan jenis material yang tepat sesuai dengan be- ban maksimal yang mampu diterima oleh rangka sepe- da  motor tersebut. Deformasi serta daerah kritis  yang dialami oleh rangka bisa diketahui.

## 2 Metode Penelitian
Penelitian ini dilakukan secara simulasi menggunakan perangkat lunak SolidWork 2013. Material yand dipilih adalah galvanis  steel dan black  steel (AISI  1080). Karakteristik dari galvanis steel dan black steel (AISI 1080) diperlihatkan pada Tabel 1. Adapun beban yang diberikan adalah 1960 N dan 2450 N.
Tabel 1. Karakterisrik Galvanis Steel dan Black Steel [3]
Property Galvanis Steel Black Steel Elastic Modulus 2e+011 N/m^2 1.9e+011 N/m^2 Poissons Ratio 0.29 N/A 0.27 N/A Density 7870 N/m^3 7700 N/m^3 Tensile Strength 356900674.5 N/m^2 615400000 N/m^2 Yield Strength 203943242.6 N/m^2 375800000 N/m^2
Bentuk rangka sepeda motor yang disimulasikan pada penelitian  ini  adalah  bentuk  rangka  sepeda  motor modifikasi sebagaimana terlihat pada Gambar 1.
Gambar 1: Rangka Sepeda Motor untuk Simulasi
Ada  tiga  titik  utama  pembebanan  pada  sepeda  motor yang  merupakan  titik  tumpu  pengendara  pada  ketika mengendarai sepeda motor. Titik utama tersebut adalah;
batang kemudi dimana gaya yang diberikan oleh tang- an pada batang kemudi kiri dan kanan dianggap sama atau simetri, seats yang merupakan titik tumpu badan pengendara dan foot step dimana gaya yang diberikan oleh  kaki  kiri  dan  kaki  kanan  dianggap  sama  atau simetri [4]. Distribusi pembebanan diperlihatkan pada Gambar 2 dimana y menunjukkan beban vertikal dan x menunjukkan beban horizontal. Adapun Persentase be- sar  pembebanan  dari  bagian-bagian  tersebut  diperli- hatkan pada Tabel 2.
Gambar 3. Notasi Pembebanan
Gambar 2. Distribusi Pembebanan pada Rangka Sepeda Motor
Tabel 2. Persentase Beban Pembebanan pada Rangka [4]
Untuk beban sebesar 1960 N dan 2450 N, distribusi be- ban yang diterima oleh rangka sepeda motor diperlihat- kan pada Tabel 3 di bawah ini:
Tabel 3. Besar Titik Pembebanan pada Rangka (Newton)

## 4 Hasil dan Pembahasan
Hasil simulasi untuk beban sebesar 1960 N pada rang- ka sepeda motor dengan material galvanis steel diperli- hatkan pada Gambar 3 dan 4. Gambar 3 memperlihat- kan kontur tegangan pada rangka dan Gambar 4 mem- perlihatkan  kontur displacement pada  rangka.  Ketika rangka  diberi  beban  sebesar  1960  N  maka  tegangan maksimum  yang  diterima  oleh  rangka  adalah  sebesar 177,4  MPa  yang  terlihat  berupa  warna  merah  pada Gambar  3.  Apabila  mengacu  pada  Tabel  1,  diketahui nilai yield  strengh dari  material galvanis  steel adalah sebesar 203,9 MPa. Nilai yield strength dapat diartikan batas  maksimal  dimana  material  mulai  mengalami
Tangan Badan Kaki F1y F1x F2y F2x F3y F3x 3,923% 11,321% 4,135% 54,402% 1,796% 11,321%
Beban Tangan Badan Kaki F1y F1x F2y F2x F3y F3x 1960 N 76,9 221,9 81,1 1066,2 35,2 221,9 2450 N 96,1 277,4 101,3 1332,8 44 277,4
Y a
deformasi  ketika  diberi  beban.  Ketika  tegangan  yang diberikan  pada  material  melebihi  nilai yield  strength maka material tersebut akan mengalami deformasi per- manen.  Dengan  demikian  dapat  diambil  kesimpulan bahwa ketika rangka sepeda motor diberi beban sebe- sar 1960 N maka rangka tersebut dalam keadaan aman karena  tegangan  yang  diterima  masih  rendah  diban- dingkan  dengan  kemampuan  rangka  dalam  menerima beban.  Dengan  kata  lain,  jika  percepatan  gravitasi bumi diambil 9,8 m/s 2 maka pengendara dengan massa total  200  kg  masih  aman  untuk  duduk  di  atas  rangka sepeda motor tersebut.
Gambar  3. Kontur  Tegangan  dengan  Beban  1960  N  pada  Rangka dengan Material Galvanis Steel
Gambar 4 memperlihatkan displacement yang dialami oleh  rangka  sepeda  motor  dengan  material galvanis steel ketika diberi beban sebesar 1960 N. Dari gambar terlihat  bahwa displacement maksimal  yang  dialami oleh  rangka  tersebut  berada pada  bagian  rangka  yang berwarna  merah  dengan  nilai displacement 1,95  mm. Dengan  kata  lain,  pengguna  sepeda  motor  dengan massa total sebesar 200 kg (percepatan gravitasi bumi 9,8 m/s 2 ) akan menyebabkan displacement maksimal pada rangka sepeda motor sebesar 1,95 mm.
Gambar  4. Kontur  Displacement  dengan  Beban  1960  N  pada Rangka dengan Material Galvanis Steel
Gambar 5 memperlihatkan tegangan yang dialami oleh rangka sepeda  motor yang terbuat dari material black steel (AISI 1080) ketika diberi beban sebesar 1960 N.
Tegangan maksimal yang diterima oleh rangka sepeda motor adalah sebesar 187,4 MPa yang terlihat berupa warna merah pada Gambar 5. Bagian rangka yang me- nerima tegangan maksimal pada rangka sepeda motor dengan material black steel (AISI 1080) lebih banyak dibandingkan ketika menggunakan rangka dengan ma- terial galvanis steel . Mengacu pada Tabel 1, nilai yield strength dari  material black  steel adalah  375,8  MPa. Nilai  tegangan  yang  diterima  oleh  rangka  masih  di bawah nilai yield strength untuk material black steel .
Gambar  5. Kontur  Tegangan  dengan  Beban  1960  N  pada  Rangka dengan Material Black Steel (AISI 1080)
Gambar 6 memperlihatkan displacement yang dialami oleh rangka sepeda motor dengan material black steel (AISI 1080) ketika diberi beban sebesar 1960 N. Dari gambar  terlihat  bahwa  displacement  maksimal  yang dialami oleh rangka berada pada bagian yang berwarna merah dengan nilai displacement 16,8 mm. Nilai dis- placement ini  jauh  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan nilai displacement untuk rangka dari material galvanis steel dengan beban yang sama yaitu 1960 N.
Gambar  6. Kontur  Displacement  dengan  Beban  1960  N  pada Rangka dengan Material Black Steel (AISI 1080)
Ketika  beban  ditambah  menjadi  2450  N  pada  rangka sepeda  motor  dengan  material galvanis  steel maka tegangan maksimal yang dialami oleh rangka tersebut adalah  sebesar  221,6  MPa  sebagaimana  terlihat  pada Gambar 7. Nilai ini lebih tinggi dari nilai yield strength
material galvanis steel yang hanya 203,9 MPa sehing- ga beban sebesar 2450 N tidak direkomendasikan un- tuk diberikan pada rangka. Dengan kata lain massa se- besar 250 kg akan menyebabkan deformasi permanen pada rangka sepeda  motor sehingga tidak direkomen- dasikan untuk diterapkan.
Gambar  7. Kontur  Tegangan  dengan  Beban  2450  N  pada  Rangka dengan Material Galvanis Steel
Adapun displacement maksimal  yang  dialami  oleh rangka sepeda motor ketika diberi beban sebesar 2450 N  pada  material galvanis  steel adalah  2,4  mm  yaitu pada bagian rangka yang berwarna merah sebagaimana terlihat pada Gambar 8.
Gambar  8. Kontur Displacement dengan  Beban  2450  N  pada Rangka dengan Material Galvanis Steel
Ketika beban sebesar 2450 N diberikan pada rangka se- peda motor yang terbuat dari material black steel (AISI 1080)  maka  tegangan  maksimal  yang  terjadi  pada rangka adalah sebesar 233,9 MPa sebagaimana terlihat pada Gambar 9. Nilai tegangan ini lebih rendah diban- dingkan nilai yield strength untuk material black steel sebagaimana  terlihat  pada  Tabel  1  yaitu  375,8  MPa. Hal ini menunjukkan bahwa material black steel (AISI 1080)  masih  mampu  untuk  menerima  massa  sebesar 250 kg tanpa mengalami deformasi permanen.
Gambar  9. Kontur  Tegangan  dengan  Beban  2450  N  pada  Rangka dengan Material Black Steel (AISI 1080)
Adapun untuk displacement, rangka sepeda motor dari material black steel (AISI 1080) ternyata lebih bersifat elastis dibandingkan rangka yang terbuat dari material galvanis steel . Displacement maksimal yang terjadi pa- da rangka dengan material black steel (AISI 1080) ke- tika diberi beban sebesar 2450 N adalah 21,1 mm seba- gaimana terlihat pada Gambar 10. Displacement pada rangka  yang  terbuat  dari black  steel (AISI  1080)  ini jauh lebih besar dibandingkan displacement pada rang- ka galvanis  steel yang  hanya  2,4  mm  dengan  beban yang sama yaitu 2450 N.
Gambar 10. Kontur Displacement dengan Beban 2450 N pada Rangka dengan Material Black Steel (AISI 1080)
Displacement yang cukup besar tersebut menunjukkan bahwa beban sebesar 2450 N adalah terlalu besar  pada rangka  sepeda  motor  dari  material black  steel (AISI 1080) walaupun tegangan yang diterima masih lebih rendah  dibandingkan yield  strength. Displacement yang terlalu besar akan mempengaruhi keamanan dan kenyamanan pengendara sepeda motor ketika  berken- dara. Hal ini menyebabkan komponen-komponen sepe da  motor  mengalami  dislokasi  sehingga  fungsi  dari komponen-komponen tersebut tidak akan optimal.

## 4 Kesimpulan
Dari simulasi tegangan pada rangka sepeda motor yang dilakukan diketahui beban maksimal yang direkomen- dasikan  untuk  diberikan  pada  rangka  sepeda  motor yang diuji adalah  1960 N karena pada beban tersebut tegangan yang diterima oleh rangka sepeda motor de- ngan  material galvanis  steel dan black  steel (AISI 1080) adalah 203,9 MPa dan 233,9 MPa. Tegangan tersebut masih  dibawah  nilai yield  strength material galvanis  steel dan black  steel (AISI  1080)  yaitu 221,6  MPa dan  375,8  MPa sehingga  deformasi  per- manen  tidak  akan  terjadi.  Adapun displacement yang terjadi ketika diberi beban 1960 N adalah 1,95 mm un- tuk galvanis  steel dan  16,8  mm  untuk black  steel (AISI 1080). Ketika diberikan beban sebesar 2450 N maka  tegangan  maksimum  yang  terjadi  pada  rangka material galvanis  steel adalah  221,6  MPa  melebihi nilai yield strength material tersebut . Pada rangka ya- ng  terbuat  dari black  steel (AISI  1080)  nilai  tega- ngan yang diterima yaitu 233,9 MPa masih di bawah nilai yield strength akan tetapi displacement yang ter- jadi  cukup  besar  yaitu  21,1  mm. Galvanis  steel lebih direkomendasikan  untuk  digunakan  sebagai  rangka sepeda  motor  dibandingkan black  steel (AISI  1080) karena  ketahanannya  terhadap displacement dengan catatan untuk beban maksimal 1960 N atau massa 200 kg.

## Daftar Pustaka
[1] Sari, Sri Poernomo dan Santoso, Puguh, “ Analisis Tegangan Statik pada Rangka Sepeda Motor Jenis Matic Menggunakan Software CATIA P3 V5R14 ”, Universitas Gunadarma.
[2] Mahandari,  et  al.,  2007.  “ Kajian  Awal  Kekuatan Rangka Sepeda Motor Hibrid ”. Universitas Guna- darma, 2007.
[3] Paul Kurowski, “ Engineering 2014 SDC Analysis with SolidWorks Simulation ”, 2014.
[4] Tedja, Andra Berlianto dan W, Bambang Daryanto,
“ Analisa  Tegangan  dan  Deformed  Shape  pada Rangka Sepeda Fixie ”, Jurnal Teknik POMITS Vol. 1, No. 1, (2012) 1-5.