Permodelan Analisis Pengaruh Tinggi Main Roll Hoop terhadap Tegangan dan Displacement Pada Mobil Formula Student Automotive Engineering

## Hajar Isworo
Program Studi Teknik Mesin Universitas Lambung Mangkurat hajarisworo@gmail.com

## ABSTRAK
Adanya ketidakstabilan dalam kendaraan  ajang formula student pada saat perlombaan dengan kecepatan  tinggi  menuntut  para  desainer  mobil  membuat  model chasis yang  tahan  terhadap goncangan, disamping itu bagian engineering drawing F1 student dibatasi aturan dalam menenentukan dimensi  dari chasis .  Tujuan  diadadakannya  penelitian  ini  adalah  mengetahui  pengaruh  ketinggian roll hope terhadap kekuatan defleksinya. Variasi ketinggian roll hope 518 mm, 525 mm, 532 mm. Metode yang digunakan  meliputi pembuatan  desain  chasis,  penentuan  variasi  ketinggian  roll  hope,  penentuan free  body diagram  chasis,  perhitungan  menggunakan software ,  analisis  hasil  defleksi  setelah pembebanan. Hasilnya defleksi terbesar 20,37 mm (tinggi roll hope 532 mm), 14,94 mm (tinggi roll hope 525  mm),  14,16  mm  (tinggi  roll  hope  518  mm).  Kesimpulannya  semakin  tinggi  roll  hope  maka defleksinya akan meningkat.
Kata Kunci : Permodelan, Chasis, Displacement, Tegangan.

## 1. Latar Belakang Masalah
Fungsi Chassis dalam kendaraan adalah menyangga  beban  yang  berasal  dari  body  dan beban penumpang. Kekuatan chasiss
menyangga  beban  menjadi  target  utama seorang  perancang.  Chassis  mobil  yang  kuat dirancang agar dapat melindungi pengemudinya dari kecelakaan, baik itu berupa benturan  dari  arah  depan,  belakang,  samping (side impact), ataupun mobil terguling (rollover).  Ketika  mobil  balap  terguling,  resiko cedera  di  bagian  kepala  sangat  besar  dihadapi oleh  pebalap.  Oleh  karena  itu,  dalam  dunia balap  kategori  single  seater  seperti  Formula  1,
Indy  Car,  maupun  Formula  SAE  menggunakan roll  hoop  sebagai  bagian  penting  dari  chassis untuk meningkatkan keselamatan dan keamanan  pebalap  jika  suatu  waktu  terjadi kecelakaan mobil terbalik ataupun terguling.
Berdasarkan  permasalahan  di  atas, maka  penyusun  mengambil  judul  “Pengaruh Geometri  Roll  Hoop  terhadap  Displacement pada Chassis Mobil Formula Student Automotive  Engineering  (FSAE)”.  Pengambilan judul  ini  dilakukan  untuk  mendapatkan geometri  roll  hoop  yang  mampu  ngoptimalkan keselamatan  pebalap  terutama  pada  bagian kepala.  Selain  itu,  hal  ini  juga  sebagai  usaha
mahasiswa  Teknik  Mesin  Universitas  Lambung Mangkurat dalam merancang dan
mengembangkan sebuah mobil balap tipe single seater serta memotivasi untuk ikut berkompetisi  di  event  balap  mobil  F1  SAE  di masa yang akan datang.

## 2. 2. Tinjauan Pustaka

## 2.1 Tipe chassis
Chassis memiliki beberapa jenis yaitu ladder frame,  tubular  space  frame,  aluminium space  frame,  backbone  chassis,  dan monocoque .
2.1.1 Ladder Frame
Ladder  frame  adalah  jenis  chassis  yang memiliki  konstruksi  dua  batangan  yang menyokong kendaraan dan mampu menahan  kuat  beban  dan  umumnya berdasarkan desain  angkut.  Bentuk  body  ini merupakan  salah  satu  contoh  yang  bagus dari  tipe  chassis.  Dinamakan  demikian karena  kemiripannya  dengan  tangga,  ladder frame  adalah  jenis  chassis  yang  paling sederhana  dan  tertua  dari  semua  desain. Konstruksi  ladder  frame  terdiri  hanya  dari dua  rel  simetris,  atau  balok,  dan  cross members yang menghubungkan frame.
Ladder  frame  merupakan  chassis  paling awal yang digunakan sekitar tahun 1960-an, namun  sampai  sekarang  masih  banyak kendaraan  yang  menggunakan  chassis  jenis ini  terutama  kendaraan  jenis  Sport  Utility
Vehicle  (SUV).  Bahan  material  yang  paling umum  untuk  jenis  ladder  frame  ini  adalah material dengan bahan baja ringan.
Dua  batang  memanjang  menjadi  bagian utama  untuk  menahan  beban  longitudinal akibat percepatan dan pengereman.
Kemudian  batang  yang  melintang  hanya menahan  agar  chassis  tetap  dalam  keadaan rigid atau kaku.
Dalam  hal  lain  chassis  ladder  frame  ini ada  juga  penambahan  komponen  untuk lebih  menguatkan  chassis  yaitu  dengan  cara penambahan  diagonal  cross – bracing berupa  paling  membentuk  huruf  X.  Hal  ini dimungkinkan  untuk  merancang  kerangka untuk  membawa  beban  torsi  di  mana  tidak ada  unsur  frame  dikenakan  saat  torsi. Diagonal  cross – bracing  terbuat  dari  dua balok  lurus  dan  hanya  akan  memiliki  beban lentur diterapkan pada balok.
Jenis  frame  ini  memiliki  kekakuan  torsi yang  baik  terbagi  di  pusat  rancangan  frame ladder.  Perlu  diketahui  bahwa  beban  lentur maksimum terjadi pada bagian sambungannya  oleh  karena  itu  bagian sambungan (joint) menjadi kritis.
Menggabungkan  sifat  dari  diagonal  cross – bracing  dengan  ladder  frame  membantu dalam  memperoleh  kedua  sifat  baik  beban lentur  dan  torsi.  Dapat  dilihat  pada  gambar 2.1  balok  silang  di  bagian  depan  dan
belakang  tidak  hanya  membantu  pada  saat terjadi  torsi  tetapi  juga  membantu  dalam membawa beban lateral dari titik pemasangan suspensi.
Figure 2.1 Tubular Space Frame Chassis Source: Autodesk Inventor Pro 2016

## 2.1.2 Tubular Space Frame
Tubular  space  frame  adalah  salah  satu jenis  chassis  terbaik  yang  dikenal  dengan kekuatan  luluh  yang  bagus,  kekakuan torsional,  ketahanan  beban  berat,  dan ketahanan terhadap beban impak yang lebih baik.  Frame  jenis  ini  juga  mudah  untuk dirancang  namun  cukup  sulit  dalam  hal konstruksinya.  Pengaplikasian  jenis  tubular frame chassis sangat cocok diterapkan  pada jenis  kendaraan  ringan  atau  mobil  balap, contohnya pada mobil balap Formula SAE.
Struktur  jenis  ini  sangat  penting  untuk memastikan  semua  beam  sepenuhnya terhubung  secara  triangulasi  sehingga sambungan yang terdapat pada chassis lebih kokoh.  Oleh  karena  sambungan  las, beberapa  hambatan  lentur  dan  torsi  akan terjadi pada sambungannya, dengan mengandalkan  pembatasan  tersebut  akan membuat struktur jauh lebih kaku.
Tubular  space  frame  dapat  memakai berbagai  macam  pipa  jenis  circular.  Namun, terkadang  dipakai  juga  bentuk  squaretube agar  mudah  disambung,  meskipun  begitu bentuk circular memiliki kekuatan yang lebih besar.  Posisinya  yang  berbagai  arah menghasilkan  kekuatan  mekanikal  untuk melawan  gaya  dari  berbagai  arah.  Pipa tersebut  dilas  sehingga  terbentuk  struktur yang kompleks.

## 2.1.3 Monocoque
Monocoque  merupakan  satu  kesatuan stuktur  chassis  dari  bentuk  kendaraannya sehingga  chassis  ini  memiliki  bentuk  yang beragam  yang  menyesuaikan  dengan  body mobil.  Meskipun  terlihat  seperti  satu kesatuan  dari  rangka  dan  body  mobilnya, namun  sebenarnya  chassis  jenis  ini  dibuat dengan  menggunakan  pengelasan  melalui proses  otomasi  sehingga  hasil  pengelasan yang  berbentuk  sempurna  dan  terlihat seperti tidak ada hasil pengelasan.
Material  yang  digunakan  adalah  baja atau  yang  lebih  ringan  seperti  carbon  fibre sedangkan  pada  chassis  lain  digunakan campuran  material  antara  baja  dengan aluminium  sehingga  bobotnya  lebih  ringan. Kelemahan dari jenis chassis ini adalah tidak memungkinkan  untuk  pembuatan  mobil berskala  kecil  karena  membutuhkan  proses produksi  menggunakan  robot.  Monocoque
chassis  biasanya  digunakan  pada  mobil- mobil  modern,  supercar  maupun  mobil balap,  seperti  chassis  mobil  Formula  1 Ferrari SF15-T pada gambar 2.2 di bawah ini
Gambar 2.4 Monocoque Sumber: www.f1technical.net . 2.1.4 Backbone Chassis
Backbone  chassis  adalah  jenis  chassis dengan  struktur  depan  dan  belakangnya yang terhubung dengan sebuah rangka tube yang  melintang  di  sepanjang  mobil. Backbone  chassis  ini  hampir  seluruhnya adalah  struktur  kaku  dan  dapat  menahan semua  beban.  Chassis  jenis  ini  erdapat beberapa  lubang  yang  kontinu.  Karena begitu  sempit  dindingnya  umumnya  dibuat tebal.  Backbone  chassis  memiliki  kekakuan dari luas area bagian “backbone‟ itu sendiri. Ukuran luas penampangnya sekitar 200 mm x  150  mm.  Beberapa  jenis  chassis mengintegrasikan  jenis  backbone  ini  ke struktur  utama  seperti  mobil  Low  cost. Bentuk rancang bangun chassis jenis tipe ini adalah tetap dengan mengandalkan backbone  tetapi  dengan  menambahkan srtuktur  tambahan  untuk  lebih  menambah kekakuan backbone itu sendiri.
Keunggulan chassis backbone adalah bisa di  buat  dalam  berbagai  bentuk  konstruksi seperti  space  frame  triangular,  chassis monocoque  angular  ataupun  tube  kontinu. Semua  jenis  chassis  ini  digunakan  dalam memproduksi  sebuah  mobil.  Hampir  semua mobil  penggerak  belakang  dan  penggerak depan  mengizinkan  backbone  chassis  ini untuk  cover  transmisi  dan  ruang  poros penggerak.
Namun  chassis  jenis  backbone  ini terdapat  beberapa  kelemahan,  yaitu  lebih berat untuk menghasilkan kekakuan torsional  serta  tidak  adanya  perlindungan jika  terjadi  tabrakan  dari  samping  (side impact).

## 2.1.5 Aluminum Chassis Frame
Chassis jenis ini pertama kali dikembangkan  oleh  perusahaan  mobil  Audi bersama – sama  dengan  perusahaan pembuat  aluminium  Alcoa.  Aluminium chassis  frame  dibuat  untuk  menggantikan chassis  baja  monocoque  karena  untuk menghasilkan  sebuah  rangka  yang  ringan. Aluminium  Space  Frame  diklaim  40  persen lebih  ringan  dibanding  dengan  rangka  baja monocoque namun 40 persen lebih rigid.
Berdasarkan  jenis-jenis  chassis  mobil yang  telah  dijelaskan,  jenis  tubular  space frame chassis menjadi pilihan terbaik karena jenis  tersebut  cukup  kuat  dalam  menahan
gaya  dari  segala  arah  berkat  strukutur  yang kompleks.  Selain  itu,  jenis  ini  lebih  tahan terhadap  gaya  torsional  dan  paling  sering digunakan  pada  mobil  balap  Formula  SAE. Selain  itu,  jenis  tubular  space  frame termasuk  dalam  general requirement  dalam regulasi  kejuaran  Formula  SAE.  Adapun desain  chassis  jenis  tubular  space  frame  ini mendukung variasi geometri main  roll  hoop yang merupakan pokok permasalahan dalam tugas akhir ini.

## 2.2 Perancangan Chassis Mobil Formula SAE
Hal paling utama yang perlu diperhatikan  sebelum  memulai  perancangan chassis  mobil  Formula  SAE  adalah  harus mengetahui  dan  mengikuti  sejumlah  peraturan yang  berkaitan  dengan  perencanaan  chassis yang  mana  telah  ditetapkan  oleh  Society  of Automotive  Engineering  International  selaku pemegang  regulasi  kejuaraan  Formula  SAE. Adapun  hal-hal  tersebut  meliputi  konfigurasi chassis  itu  sendiri  serta  pemilihan  material chassis.
2.2.1 Konfigurasi Chassis Chassis Formula SAE memiliki konfigurasi tersendiri dengan adanya
beberapa  komponen  penting  berikut  yaitu roll  hoop;  bracing  support;  side  impact structure;  dan  front  bulkhead.  Komponen- komponen  tersebut  sebagai  requirement dalam  perancangan  chassis.  Selain  itu,  juga
berfungsi  sebagai  perlindungan  terhadap pebalap jika sewaktu-waktu mobil mengalami tabrakan (impact force). Gambar 2.2 di bawah ini adalah gambaran sederhana yang mempresentasikan komponen- komponen utama pada chassis Formula SAE.
Gambar 2.2 Komponen Utama Chassis Formula SAE
(Sumber: Design and Construction of a
Space Frame Chassis, 2011)
Roll  hoop  pada  chassis  Formula  SAE berperan sebagai proteksi terhadap pebalap jika terjadi kecelakaan seperti mobil terbalik atau  terguling  (rollover).  Chassis  mobil Formula  SAE  memiliki  dua  jenis  roll  hoop, yaitu  main  roll  hoop  yang  terletak  di  atas kepala pebalap dan front  roll hoop   terletak di  depan  setir  kemudi  mobil.  Dalam perancangannya, ada aturan-aturan tertentu yang  berkaitan  dengan  kedua  jenis  roll hoops tersebut.
Regulasi  Formula  SAE  telah  menetapkan 95th  percentile  male  template  dimension sebagai  data  antrompometri  untuk  dimensi pengemudi.  95th  dapat  diartikan  bahwa  95 persen  populasi  (dalam  hal  ini  adalah
pengemudi) akan berada pada atau dibawah ukuran yang telah ditetapkan. Gambar 2.8 di bawah  menunjukkan  dimensi  pembalap menggunakan 95th percentile male template dimension sesuai regulasi Formula SAE.
Gambar 2.3 95th Percentile Male Template
Dimension
Source: 2015 Formula SAE Rules
Berdasarkan  gambar  di  atas,  dimensi kepala  pebalap  sudah  termasuk  helm  yaitu 300 milimeter. Kemudian dari data antropometri  di  atas  menjadi  acuan  dalam menentukan  clearance  atau  jarak  antara kepala  pebalap  dengan  geometri  atau ketinggian  roll hoop, seperti  yang dijelaskan pada gambar 2.9 di bawah ini .
Gambar 2.9 Clearance antara Helm Pebalap dengan Main Roll Hoop Sumber: 2015 Formlua SAE Rules
Pada chassis Formula SAE untuk memperkuat roll hoop diperlukan komponen lainnya  yaitu  roll  hoop  bracing.  Pada  front roll  hoop,  posisi  bracing  harus  berada  di depan,  sedangkan  untuk  main  roll  hoop posisi  bracing  bisa  diletakkan  di  depan  atau belakang  dari  main  roll  hoop.  Berikut penjelasan  posisi  roll  hoop  bracing  terdapat pada gambar 2.3 di bawah ini.
Gambar 2.4 Roll hope blacing Sumber: 2015 Formula SAE
Berdasarkan gambar di atas, jarak antara maksimum  antara  puncak  bracing  dengan main  roll  hoop  adalah  160  milimeter  (6,3 inci).  Untuk  sudut  kemiringan  bracing  baik diletakkan  di  depan  maupun  di  belakang main roll hoop, tidak kurang dari 30 derajat.

## 2.2.2 Pemilihan Material
Material atau bahan adalah benda yang dari  mana  sesuatu  dapat  dibuat  darinya, atau  barang  yang  dibutuhkan  untuk membuat  sesuatu,  dalam  hal  ini  adalah chassis.  Material  menjadi  sangat  penting dalam  perancangan  chassis  mobil  Formula
SAE.  Pemilihan  material  yang  tepat  akan menghasilkan  performa  chassis  yang  bagus. Hal  ini  dipengaruhi  oleh  sifat  mekanik  dari chassis yang memiliki kemampuan menerima  beban,  gaya  dan  energi    tanpa menimbulkan  kerusakan  pada  material chassis  tersebut.  Adapun  jika  terjadi kerusakan,  maka  kerusakan  tidak  boleh melebihi batas toleransi yang telah diizinkan. Tabel  di  bawah  ini  adalah  ukuran  material yang sesuai dengan standar regulasi SAE.
Rules Table 2.1 Standar Ukuran Material Chassis Mobil Formula SAE
Sumber: 2015 Formula SAE
Berdasarkan regulasi, jenis material untuk chassis  Formula  SAE  adalah  baja,  baik  baja ringan  (mild  steel)  atau  baja  paduan  (alloy steel) dengan kandungan karbon minimal 0,1 persen.  Material  yang  digunakan  minimal memiliki nilai sebagai berikut:
Young's Modulus (E) = 200 Gpa Yield Strentgh (Sy) = 305 Mpa Ultimate Strentgh (Su)   = 365 Mpa
Pemilihan suatu bahan teknik mempunyai  beberapa  aspek  yang  benar- benar  memerlukan  peninjauan  yang  cukup teliti. Peninjauan tersebut antara lain:
1) Pertimbangan sifat, meliputi:
a. Kekuatan
b. Kekerasan
c. Elastisitas
d. Keuletan
e. Daya tahan terhadap korosi
f. Daya tahan fatik
g. Daya tahan mulur
2) Pertimbangan fabrikasi, meliputi:
a. Mampu mesin
b. Kemudahan sambungan las
Berdasarkan  pertimbangan  di  atas, material  atau  bahan  yang  digunakan  untuk chassis Formula SAE adalah baja ringan (mild steel)  AISI  4620  karena  memiliki  nilai kekuatan  lebih  tinggi  dari  standar  regulasi. Material baja ringan AISI 4620 memiliki nilai kekuatan sebagai berikut:
Young's Modulus (E) = 205 Gpa Yield Strentgh (Sy) = 317 Mpa
Ultimate Strentgh (Su)     = 429 Mpa
Dimensi  material  yang  digunakan  pada chassis ini adalah round tube 26,9 mm x 2,5 mm  untuk  komponen  front  dan  main  roll hoop,  sedangkan  komponen  lainnya  seperti roll  hoop  bracing,  frront  bulkhead,  side
impact  structure  dan  bagian  main  frame menggunakan round tube 26,9 mm x 2 mm.

## 2.3 Deflection
Defleksi  adalah  perubahan  bentuk  pada balok  dalam  arah  tertentu  akibat  adanya pembebanan vertikal yang diberikan pada balok atau  batang.  Deformasi  pada  balok  secara sangat  mudah  dapat  dijelaskan  berdasarkan defleksi balok dari posisinya sebelum mengalami  pembebanan.  Defleksi  diukur  dari permukaan  netral  awal  ke  posisi  netral  setelah terjadi deformasi. Konfigurasi yang diasumsikan dengan  deformasi  permukaan  netral  dikenal sebagai  kurva  elastis  dari  balok.  Gambar  1  (a) memperlihatkan  balok  pada  posisi  awal sebelum  terjadi  defleksi  dan  gambar  1  (b) adalah balok setelah terjadi defleksi dan dalam konfigurasi  terdeformasi  yang  diasumsikan akibat aksi pembebanan.
Gambar 2.5 (a) Balok sebelum terjadi defleksi, (b) Balok setelah terjadi defleksi Sumber: http://bambangpurwantana.staff. ugm.ac.id/KekuatanBahan
Jarak perpindahan (displacement) y didefinisikan  sebagai  defleksi  balok.  Dalam penerapan,  kadang  kita  harus  menentukan
defleksi  pada  setiap  nilai  x  disepanjang  balok. Hubungan  ini  dapat  ditulis  dalam  bentuk persamaan  yang  sering  disebut  persamaan defleksi kurva (atau kurva elastis) dari balok.

## 2.3.1  Hal  yang  Mempengaruhi  Terjadinya Deflkesi
Defleksi terjadi disebabkan oleh beberapa  hal  yaitu  kekakuan  batang,  gaya yang  diberikan,  jenis  tumpuan,  jenis  beban yang diberikan.
1) Kekakuan batang
Semakin  kaku  suatu  batang  maka lendutan  batang  yang  akan  terjadi  pada batang akan semakin kecil.
2) Besarnya kecil gaya yang diberikan
Besar-kecilnya  gaya  yang  diberikan pada  batang  berbanding  lurus  dengan besarnya defleksi yang terjadi. Dengan kata lain  semakin  besar  beban  yang  dialami batang  maka  defleksi  yang  terjadi  pun semakin kecil.
3) Jenis tumpuan yang diberikan
Jumlah reaksi dan arah pada tiap jenis tumpuan  berbeda-beda.  Jika  karena  itu besarnya defleksi pada penggunaan tumpuan  yang  berbeda-beda  tidaklah sama. Semakin banyak reaksi dari tumpuan yang  melawan  gaya  dari  beban  maka defleksi  yang  terjadi  pada  tumpuan  rol lebih  besar  dari  tumpuan  pin  (pasak)  dan defleksi  yang  terjadi  pada  tumpuan  pin lebih besar dari tumpuan jepit.
4) Jenis beban yang terjadi pada batang Beban  terdistribusi  merata  dengan beban  titik,keduanya  memiliki  kurva defleksi  yang  berbeda-beda.  Pada  beban terdistribusi  merata  slope  yang  terjadi pada bagian batang yang paling dekat lebih besar dari slope titik. Ini karena sepanjang batang  mengalami  beban  sedangkan  pada beban  titik  hanya  terjadi  pada  beban  titik tertentu saja.

## 2.3.2 Aplikasi Lendutan Batang
Aplikasi  dari  analisa  lendutan batang dalam bidang keteknikan sangat luas,  mulai  dari  perancangan  poros transmisi  sebuah  kendaraan  bermotor maupun  perancangan  chassis.  Hal  ini menujukkan  bahwa  pentingnya  analisis lendutan  batang  dalam  perancangan sebuah  konstruksi  teknik.  Berikut adalah  beberapa  aplikasi  dari  lendutan batang:
1) Jembatan
Di  sinilah  dimana  aplikasi  lendutan batang  mempunyai  perananan  yang sangat  penting.  Sebuah  jembatan yang  fungsinya  menyeberangkan benda  atau  kendaraan  diatasnya mengalami beban yang sangat besar dan dinamis yang bergerak diatasnya.  Hal  ini  tentunya  akan mengakibatkan  terjadinya  lendutan batang  atau  defleksi  pada  batang-
batang konstruksi jembatan tersebut. Defleksi yang terjadi secara berlebihan tentunya akan mengakibatkan  perpatahan  pada jembatan  tersebut  dan  hal  yang tidak  diinginkan  dalam  membuat jembatan
2) Poros Transmisi
Pada  poros  transmisi  roda  gigi yang  saling  bersinggungan  untuk mentransmisikan gaya torsi memberikan  beban  pada  batang poros  secara  radial.  Ini  yang menyebabkan  terjadinya  defleksi pada batang poros transmisi. Defleksi  yang  terjadi  pada  poros membuat  sumbu  poros  tidak  lurus. Ketidaklurusan  sumbu  poros  akan menimbulkan  efek  getaran  pada pentransmisian  gaya  torsi  antara roda gigi.
3) Rangka (chasis) kendaraan Kendaraan-kendaraan pengangkut  yang  berdaya  muatan besar,  memiliki  kemungkinan  terjadi defleksi  atau  lendutan  batang- batang penyusun konstruksinya. 4)Konstruksi Badan Pesawat Terbang Pada perancangan sebuah pesawat material-material
pembangunan  pesawat  tersebut merupakan  material-material  ringan
dengan  tingkat  elestitas  yang  tinggi namun memiliki kekuatan yang baik. Oleh  karena  itu,  diperlukan  suatu analisis lendutan.

## 3. Metode Penelitian
Tahapan  penelitian  yang  diakukan merupakan  langkah  awal  dalam  perancangan dan  membangun  sebuah  alat,  dalam  hal  ini adalah  chassis  mobil  Formula  SAE.  Adapun tahapan  penelitian  dijabarkan  melalui  flow chart berikut.
Gambar 3.1 Flow Chart Tahapan PenelitianSources:
1) Pembuatan Desain 3D Model
Langkah  awal  dari  penelitian  ini  adalah membuat  permodelan  tiga  dimensi  dari
chassis  Formula  SAE.  Proses  desain dilakukan  dengan  menggunakan  sofware Autodesk  Inventor  .  Untuk  variasi desainnya  sendiri  yaitu  difokuskan  pada variasi geometri main roll hoop..
2) Pembuatan Gambar Kerja 2D
Gambar  kerja  dua  dimensi  dibuat menggunakan  perangkat  lunak  yang sama  yaitu  Autodesk  Inventor  .  Tujuan dari  pembuatan  gambar  2D  ini  adalah untuk  memberikan  penjelasan  lebih detail terhadap desain chassis.
3) Analisis Desain
Analisis desain dilakukan bertujuan untuk mengetahui  besar  defleksi  yang  terjadi pada  desain  chassis.  Analisis  berupa simulasi  gaya  pada  komponen  utama chassis  seperti  front  dan  main  roll  hoop, side impact structure, front bulkhead dan front bulkhead support adalah sebagai uji struktural  chassis.  Nila  dan  arah  gaya yang  diaplikasikan  menyesuaikan  dengan structural  requirements  dari  regulasi
Formula SAE. Analisis desain
menggunakan  fitur  frame  analysis  dari Autodesk Invento.
4) Perbandingan Nilai Displacement
Nilai  displacement  atau  biasa  dikenal dengan  defleksi  didapat  dari  hasil simulasi  chassis.  Maximum  displacement yang  diizinkan  regulasi  pada  setiap komponen  yang  diberi  gaya  adalah  25
milimeter.  Variasi  geometri  roll  hoop untuk  mengetahui  perbandingan  nilai displacement  pada  tiap-tiap  variasi. Geometri  roll  hoop  terbaik  adalah  yang memiliki nilai displacement terkecil.

## 3.1 Variabel Penelitian
Ketinggian  dari  main  roll  hopp  menjadi varabel  dalam  penelitian  ini,  dan  akan disimulasikan menggunakan software Autodesk Inventor  untuk  mengetahui  besar  defleksi  dari masing-masing variasi main roll hoop.

## 3.2 Kesulitan Selama Penelitian
Beberapa kesulitan  yang muncul  dalam melakukan  penelitian  ini  adalah  pada  fitur frame  analysis  yang  ada  di  Autodesk  Inventor Professional  2016  tidak  mendukung  simulasi jika  pada  chassis  terdapat  geometri  berbentuk radius.  Hal  ini  dikarenakan  fitur  frame  analysis akan  mengkonvert  setiap  komponen  chassis menjadi  konstruksi  batang  lurus  (beam) sehingga mengurangi kebebasan dalam melakukan desain chassis.
Kesulitan  lainnya  adalah  akan  terdapat selisih  atau  error  antara  hasil  simulasi menggunakan  software  dengan  fakta  di lapangan  jika  nantinya  dilakukan  proses manufaktur untuk membuat chassis ini.

## 4. 4. Hasil dan Pembahasan
4.1 Hasil Hasil  simulasi  desain  1,  dimensi  roll hope dengan ketinggian 518 mm, menghasilkan defleksi 14,16 mm.
Figure 4.1
Sumber: Auto desk inventor 2016
Hasil  Simulasi  desain  2,  dimensi  roll
hoop dengan ketinggian 525 mm, menghasilkan  defleksi  14,94  mm.  Sumber: Auto desk inventor 2016.
Figure 4.2
Source: Auto desk inventor 2016
Hasil  simulasi  desain  3,  dimensi  roll hoop  dengan  ketinggian  532  menghasilkan defleksi 20,37.

## Figure 4.3
Source: Auto desk inventor 2016
Table 2.2 Comparison Normal stress design 1,2,
and 3 on chassis Tipe chasis Tinggi Roll Hope Beban Fx Beban Fy Beban Fz Defleksi (mm) 1 518 6 kN 5kN 9kN 14,16 2 525 6 kN 5kN 9kN 14,94 3 532 6 kN 5kN 9kN 20,37 Sources: Table 2.3 Comparison of shear stress (x) designs 1,2 and 3 Tipe chasis Tinggi Roll Hope Beban Fx Beban Fy Beban Fz Normal Stress (MPa) 1 518 6 kN 5kN 9kN 598,6 2 525 6 kN 5kN 9kN 678,7 3 532 6 kN 5kN 9kN 682,7 Sources:
Table 2.4 Comparison of shear stress (x) designs
1,2 and 3 Tipe Chasis Tinggi Roll Hope Beban Fx Beban Fy Beban Fz Shear Stress(X) (Mpa) 1 518 6 kN 5kN 9kN 74,76 2 525 6 kN 5kN 9kN 75,7 3 532 6 kN 5kN 9kN 72,83 Sources: Table 2.5 Comparison of shear stress (Y) Tipe Chasis Tinggi Roll Hope Beban Fx Beban Fy Beban Fz Shear Stress(Y) (Mpa) 1 518 6 kN 5kN 9kN 31,93 2 525 6 kN 5kN 9kN 30,51 3 532 6 kN 5kN 9kN 24,48 Sources: Table 2.6 Comparison of Torsional stress chassis design 1, 2 and 3 Tipe Chasis Tinggi Roll Hope Beban Fx Beban Fy Beban Fz Torsional Stress (Mpa) 1 518 6 kN 5kN 9kN 31,93 2 525 6 kN 5kN 9kN 30,51 3 532 6 kN 5kN 9kN 24,48 Sources:

## 4.2 Pembahasan
Gambar  di  bawah  hubungan  Tinggi  roll hope  dengan  defleksi,  disini  dapat  diihat kecenderungan semakin tinggi roll hope maka defleksi yang dihasilkan semakin besar.Defleksi  maksimum  terjadi  pada  tinggi roll hope 532mm yaitu sebesar 20,37.
Dari  grafik  di  bawah  dapat  dilihat bahwa  untuk  tinggi  rollhope  518  tegangan
normal  (normal  stress  )  sebesar  598,6  MPa, untuk  ketinggian  525  mengalami  tegangan normal  sebesar  678,7  MPa  dan  pada ketinggiaan  532  mengalami  tegangan  normal sebesar 682,7 MPa.
Dari  grafik  di  bawah  dapat  dilihat hubungan tinggi roll hope, pada saat tinggi roll hope 518 mm terjadi tegangan geser (x) 74,76 MPa,  sedangkan  tinggi  roll  hope  525 mengalami  tegangan  geser  (x)  sebesar  75,7 MPa.  Untuk  ketinggian  roll  hope  532 mengalami  tegangan  geser(x)  sebesar  72,83 MPa.
Hubungan  grafik  tinggi  roll  hope – tegangan geser (shear stress) (y) dapat dilihat di bawah ,
pada  saat  tinggi  roll  hope  518  mm  terjadi tegangan  geser  (y)  31,93  MPa,  untuk ketinggian roll hope 525 mm terjadi tegangan geser  (y)  sebesar    30,51  MPa,  sedangkan untuk  ukuran  roll  hope  532  mm  mengalami tegangan geser (y) sebesar 24,48 MPa.
Dari  hasil  analisis  tegangan  diperoleh grafik hubungan tinggi roll hope dan tegangan torsi (torsional stress). Pada ukuran  tinggi roll hope  518  mm  mengalami  tegangan  torsi sebesar  31,93  MPa,  selanjutnya  tinggi  roll hope  525  mm  mengalami  tegangan  torsi sebesar 30,51 MPa, dan pada tinggi roll hope 532  mm  mengalami  tegangan  sebesar  24,48 MPa.

## PENUTUP
Kesimpulan Dari hasil perhitungan tegangan menggunakan  simulasi  software  inventor didapat  nilai  tegangan  terendah  desain  sasis dengan  ketinggian  roll  hope  518  mm  dengan nilai defleksi 14,16 mm, tegangan normal 598,6 MPa.  Sedangkan  tegangan  torsi  dan  tegangan geser  nilai  terendah  didapat  pada  ketinggian roll hope 531. Pertimbangan dalam menentukan  tinggi  roll  hope  semakin  pendek roll hope maka defleksinya semakin mininmum (stabil)  dan  juga  semakin  pendek  roll  hope
menghasilkan  tegangan  normal  minimum  (life time) suatu bahan lebih tahan lama.

## Saran
Sebaiknya dikembangkan analisisis defleksi  pada  chasis  mobil  formula  SAE menggunakan  metode  eksperimental  dengan bantuan  alat  ukur  sehingga  didapat  nilai  yang lebih akurat.
Perlu  diteliti  defleksi  dibagian  lainnya seperti  bagian  front  hope  atau  bagian  side impact sehingga akan mendapat data yang lebih lengkap  tentang  kekuatan  desain  chasis  mobil formula SAE.

## Daftar Pustaka
Afandy  Munandar,  Faris.  2011.  Analisis eksperimental  Dan  Teoritis  Lendutan  Pada
Balok Dengan Variasi Ketebalan Dan
Pembebanan.  Jurnal  Penelitian.  Makassar: Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin.  Finite Element  Analysis  of  Formula  Student  Chasis Middlesbrough: School of Science & Engineering, Teeside University England Baker,  Christopher  Scott  2004.  FoES  Formula SAE-A Space Frame Chassis Design. Queensland Faculty  of  engineering  &  surveying.  University 0f shouter queensland Australia.
Bawa, H.S. 2004. Manufacturing Process II. Tata McGraw-Hill New Delhi
Daryanto  2010.  Proses  Pengolahan  Besi  dan Baja
(ilmu Metalurgi). Bandung: Satu Nusa.
Fadila,  Ary  dan  Bustami  Syam.  2013.  Analisis Simulasi  Struktur  Chasis  Mobil  Mesin  USU Berbahan  Besi  Strukur  terhadap  beban  Statik dengan  menggunakan  Perangkat  Lunak  ANSYS 14.5. Jurnal Penelitian Medan : Fakultas Teknik, Universitas Sumatra Utara.
Fadlil  Adhim,  Muhammad  dan  Alief  Wikarta. 2013.  Analisis  Struktural  Performa  chasis Sapuangin  Speed  2013.  Jurnal  Penelitian Surabaya:  Fakultas  Teknologi  Industri,  Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Kosasih,  Prabuono  Buyung.  2012.  Teori  dan Aplikasi  metode  Elemen  Hingga.  Yogyakarta: Penerbit ANDI.
Meredith  D.,  Dale  et  al.  1992.  Perancangan Perencanaan  system  rekayasa.  Jilid  1.  Edisi kedua.  Diterjemahkan  oleh  Agus  Maulana. Jakarta : Penerbit Erlangga.
Meriam,  J.L  dan  L.G.  Kraige.  2004.  Engineering Mechanic Static, ed. 5. John Wiley & Sons (Asia) Pte.Ltd.:Singapore.
Mitchell,  Larry  D.  dan  Joseph  Edward Shigley.1991.  Perancanaan  Teknik  Mesin,  ed  4. Diterjemahkan  oleh:  Gandhi  Harahap.Jakarta: Erlangga.
Munandar,  F.  dan  Arfandy.  2011.  Analisis Eksperimental  Dan  Teoritis  Lendutan  Pada
Balok Dengan Variasi Ketebalan Dan
Pembebanan.  Skripsi.  Makasar:  Universitas
Hasanudin
Pinem,  Mhd.  Daud.  2010.  Mekanika  Kekuatan Material Lanjut Bandung: Rekayasa Sains
Sutantra,  I  Nyoman.  2001.  Teknologi  Otomotif Teori dan Aplikasinya Surabaya: Prima Printing. Cannon,  J.L  and  L.G.  Kraige.  2004.  Engineering Mechanic Static, ed. 5. John Wiley & Sons (Asia) Pte.Ltd.:Singapore.
Mitchell,  Larry  D.  and  Joseph  Edward Shigley.1991. Planning of Mechanical
Engineering,  ed  4.  Translated  by:  Gandhi
Harahap.Jakarta: Erland.
Munandar,  F.  and  Arfandy.  2011.  Experimental And  Theoretical  Analysis  Deflection  On  Beam With  Variation  Of  Thickness  And  Charging. Essay. Makasar: Hasanuddin University Pinem,  Mhd.  David.  2010.  Advanced  Material Strength  Mechanics  Bandung:  Engineering Science
Sutantra,  I  Nyoman.  2001.  Automotive Technology Theory and Its Application Surabaya: Prima Printing