ANALISIS UJI TARIK DAN SIMULASI KEGAGALAN PADA BAJA SS400 DENGAN VARIASI KETEBALAN LAPISAN KARBON FIBER UNTUK APLIKASI KERANGKA MOBIL LISTRIK
*Viktor Naubnome 1 ,  Aldo Dwi Cahyo 2 , Najmudin Fauji 3 , Iwan Nugraha Gusniar 4
(1,2,3,4)Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Singaperbangsa Karawang Jl. HS.Ronggo Waluyo, Puseurjaya, Kec. Telukjambe Timur., Kabupaten Karawang, Jawa Barat 41361 *E-mail: viktornaubnome@ft.unsika.ac.id

## Abstract
This  study  aims  to  analyze  the  tensile  strength  of  steel  SS400  with  carbon  fiber  layer  thickness variation to the application framework of electric cars, as well as proving the existence of an increase in  the  strength  of  the  material.  The  method  used  to  collect  data  in  this  study  is  the  experimental method.  This  study  uses  tensile  testing.  a  test  to  refine  to  be  paid  out  starting  on  12  specimens  with some variation the thickness of the carbon fibers layer. A gluing naturally occurring carbon fiber use resin. The test  results show that the yield strength value of steel SS400 with a 1 mm layer of carbon fiber  has  a  strength  of  427,435  N/mm 2 ,  the  specimen  with  a  layer  of  3  mm  carbon  fiber  has  a  yield strength value of 606,956 N/mm 2 , and specimens with carbon fiber layer has a thickness of 7 mm yield strength value of 823,230 N/mm 2 , while on the specimen without using carbon fiber layer showed yield strength smallest value is 345,509 N/mm 2 . Carbon fiber layer thickness affects the yield strength value specimens  SS400.  The  thicker  the  layer  is  given,  the  higher  the  yield  strength  values  obtained. Simulation results of failure based on static test with multiple speed variations, von misses stress value does not exceed the maximum yield strength of material that is owned by the materials in steel material SS400  with  this  carbon  fiber  coating  well  tested  for  further  testing  of  the  resulting  minimum  safety factor has a good value or more than one value which means that the construction is declared safe or can be further tested.
Keywords: carbon fiber; layer thickness; steel SS400; yield strength; von misses

## Abstrak
Penelitian  ini  bertujuan  menganalisis  kekuatan  tarik  baja  SS400  dengan  variasi  ketebalan  lapisan karbon  fiber  untuk  aplikasi  kerangka  mobil  listrik,  serta  membuktikan  adanya  peningkatan  kekuatan pada  material.  Metode  yang  digunakan  untuk  pengumpulan  data  pada  penelitian  ini  adalah  metode eksperimen.  Penelitian  ini  menggunakan  pengujian  tarik.  Pengujian  dilakukan  pada  12  spesimen dengan  beberapa  variasi  ketebalan  lapisan  karbon  fiber.  Perekatan  serat  karbon  menggunakan  resin. Hasil  pengujian  tarik  memperlihatkan  bahwa  nilai yield  strength baja  SS400  dengan  lapisan  serat karbon  1  mm  memiliki  kekuatan  427,435  N/mm 2 ,  spesimen  dengan  lapisan  karbon  fiber  3  mm memiliki  nilai yield  strength 606,956  N/mm 2 ,  dan  spesimen  dengan  lapisan  karbon  fiber  ketebalan  5 mm  memiliki  nilai yield  strength 823,230  N/mm 2 ,  sedangkan  pada  spesimen  tanpa  menggunakan lapisan  serat  karbon  menunjukkan  nilai yield  strength yang  paling  kecil  yaitu  345,509  N/mm 2 . Ketebalan  lapisan  karbon  fiber  berpengaruh  terhadap  nilai yield  strength spesimen  baja  SS400. Semakin  tebal  lapisan  yang  diberikan,  maka  semakin  tinggi  pula  nilai yield  strength yang  didapat. Hasil  Simulasi  kegagalan  berdasarkan static  test dengan  beberapa  variasi  kecepatan,  nilai von  misses stress tidak  melebihi  batas  maksimal  kekuatan  luluh  ( yield  strength) yang  dimiliki  material  dalam artian material baja SS400 dengan pelapisan karbon fiber ini layak diuji lebih lanjut begitu pun untuk hasil safety  factor minimum  yang  dihasilkan  memiliki  nilai  baik  atau  nilainya  lebih  dari  satu  yang artinya kontruksi dinyatakan aman atau dapat diuji lebih lanjut.
Kata Kunci : baja SS400; karbon fiber; ketebalan lapisan;  yield strength; von misses

## 1. PENDAHULUAN
Beberapa tahun belakangan ini pertumbuhan jumlah angka penggunaan kendaaran bermotor baik roda dua maupun roda empat semakin meningkat. Sesuai data dari Badan Pusat Statistik,  www.bps.go.id tentang jumlah kendaraan  bermotor  di  Indonesia  dari  tahun  1949-2017  yang  mengalami  peningkatan  dati  tahun  ketahun  [1]. Dengan  pertumbuhan  penggunaan  kendaraan  bermotor  yang  semakin  banyak  tersebut,  maka  terjadi  pula peningkatan  angka  konsumsi  yang  tidak  sebanding  dengan  angka  produksi  bahan  bakar  minyak  (BBM)  yang ada  di  Indonesia  berdasarkan  data  dari  Badan  Pengatur  Hilir  Minyak  dan  Gas  Bumi  atau  biasa  disebut  BPH Migas  [2].  Untuk  menekan  jumlah  konsumsi  BBM  seiring  bertambahnya  penggunaan  kendaraan  bermotor, dibutuhkan sebuah solusi dan salah satunya solusinya adalah penggunaan Mobil listrik [3]. Mobil listrik adalah mobil  yang  digerakkan  dengan  motor  listrik,  menggunakan  energi  listrik  yang  disimpan  dalam  baterai  [3]. Penggunaan  mobil listrik dirasa efektif selain bisa  menekan angka penggunaan BBM juga tidak  menimbulkan polusi udara dan konstruksi mesin lebih sederhana, tentu pada mobil listrik membutuhkan kerangka yang kuat berfungsi sebagai penopang semua beban yang ada pada kendaraan [4]. Kerangka yang baik juga harus mampu menjaga agar mobil tetap rigid, kaku, dan tidak mengalami bending atau deformasi waktu digunakan.
Dalam  penelitian  kali  ini,  material  untuk  perancangan  pembuatan  kerangka  mobil  listrik  digunakan  baja SS400.  Baja  ini  sering  digunakan  untuk  memenuhi  kebutuhan  pembuatan  struktur  rangka  baja  secara  umum. Baja  ini  sendiri  termasuk  kedalam  golongan  logam  berat.  Adapun  langkah  untuk  mendapatkan  material  yang ringan dan  memiliki karakteristik  yang  sama dengan  material awal,  maka  penggunaan SS400 pada pembuatan kerangka dikurangi dimensinya. Pengurangan berat adalah satu aspek  yang penting dalam industry pembuatan seperti automobile dan pesawat terbang, hal ini karena berhubungan dengan penghematan bahan bakar. Selain itu untuk memprediksi ketahanan lelah material terhadap benturan hingga terjadi kegagalan lelah. Pengurangan dimensi  material  dirasa  akan  mengurangi  kenyamanan  dan  keamanan,  karena  semakin  kecil  dimensi  material pada kerangka mobil maka semakin kecil pula kekuatan yang dapat diterima material SS400 tersebut [4].
Untuk  mengatasi  masalah  tersebut  perlu  dilakukan  terobosan  baru  salah  satunya  adalah  dengan  material awal  baja  SS400  yang  dikurangi  dimensinya  kemudian  diberikan  perlakuan  pelapisan.  Pelapisan  yang digunakan  ialah  menggunakan  lapisan  komposit  serat  karbon  ( Carbon  Fiber  Reinforced  Plate) . Carbon  Fiber Reinforced  Plate  (CFRP) menawarkan  beberapa  keunggulan  yang  tidak  dimiliki  oleh  baja  tulangan.  Bahan komposit  mempunyai density yang  jauh  lebih  rendah  dibandingkan  dengan  bahan  konvensional.  Penentuan kekuatan struktur frame kendaraan yang bisa dilakukan dalam dunia otomotif antara lain dengan pengujian tarik, selain  itu pengujian simulasi  dirasa penting  guna  mengetahui nilai von misses, displacement, dan safety factor dari  rangka tersebut  dan  simulasi  menggunakan software Autodesk  Inventor  Professional  2015.    Sehubungan dengan  itu,  maka  akan  dilakukan  penambahan  lapisan  komposit  pada  material,  sehingga  diperoleh  material dengan  karakteristik  yang  lebih  baik  dari  material  utamanya  [4].  Berdasarkan  uraian  diatas , maka  akan dilakukan penelitian dengan judul “Analisis Uji Tarik dan Simulasi Kegagalan pada Baja SS400 dengan Variasi Ketebalan Lapisan Karbon Fiber Untuk Aplikasi Kerangka Mobil Listrik”.

## 2. MATERIAL DAN METODE PENELITIAN

## 2.1. Waktu dan Tempat Pelaksanaan Penelitian
Penelitian  ini  dimulai  pada  bulan  Maret  sampai  Agustus  2019.  Tempat  yang  digunakan  sebagai  tempat penelitian adalah sebagai berikut:
1. Pembuatan spesimen dilaksanakan di Lab. Teknik Mesin UNSIKA.
2. Pengujian Tarik dilakukan di PT. SAGA TEKNINDO SEJATI.
3. Pengujian Simulasi dilakukan di Lab. Teknik Mesin UNSIKA.

## 2.2. Diagram Alir
Ada  beberapa  tahap  yang  harus  dilakukan  dalam  kegiatan  pengujian  ini.  Untuk  mempermudah  dan menghasilkan  perhitungan  yang  akurat,  disusun  diagram  alir  sebagai  urutan  proses  yang  dilakukan  dalam melakukan pengujian tarik. Diagram alir itu ditunjukan sebagai berikut:
Gambar 1. Diagram Alir
2.3. Material 2.3.1. Alat dan Bahan
A. Alat Penelitian
Ada beberapa alat yang dibutuhkan agar penelitian ini berjalan dengan baik, antara lain:
1. Mesin Uji Tarik
2. Jangka Sorong
3. Kuas
4. Gelas Plastik
5. Gunting
6. Sarung Tangan
7. Amplas
B. Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
1. Pelat baja SS400
2. Resin Epoxy 3. Hardener
4. Serat Karbon

## 2.4. Metodologi Penelitian 2.4.1 Proses Pelapisan
Pada proses ini, perlu diperhatikan arah serat yang akan dilapiskan pada pelat baja karbon SS400, adapun variasi arah serat tersebut adalah 90 0 dan 45 0 sedangkan variasi ketebalan serat adalah 1 mm, 3 mm, dan 5 mm. Proses  pelapisan  ini  membutuhkan  ketelatenan  agar  menghasilkan  fiber  yang  bagus.  adapun  langkah- langkahnya adalah [4]:
a. Oleskan campuran perekat ke spesimen secara merata pada salah satu bidang spesimen.
b. Tempelkan  ujung  serat  karbon  dengan  arah  sudut  yang  telah  dibuat  pada  spesimen.  Tekan  serat  karbon hingga tertempel dengan spesimen dan tidak ada rongga udara.
c. Setelah lapisan pertama tertempel, tempelkan serat kedua yang berbeda arah seratnya dengan sebelumnya.
d. Lakukan pada kedua bidang spesimen sampai dengan ketebalan yang diinginkan yaitu 1 mm, 3 mm,5 mm.
e. Tunggu spesimen hingga kering dan spesimen siap diujikan.
Berikut ini adalah gambar tata cara pelapisan dan hasil dari spesimen yang telah selesai dibuat dapat dilihat pada Gambar 2 dibawah ini:

## Gambar 2. Spesimen Hasil Pelapisan

## 2.4.2. Pengujian Tarik
Salah Satu hal yang bisa menyebabkan kegagalan pada elemen sebuah konstruksi mesin adalah beban yang bekerja pada elemen mesin besarnya melebihi kekuatan material. Kekuatan merupakan sifat yang dimiliki oleh setiap  material.  Kekuatan  pada  material  dibagi  menjadi  dua  bagian  yaitu  kekuatan  tarik  dan  kekuatan  mulur. Kekuatan material bisa diperoleh dari sebuah pengujian yang dikenal dengan nama uji tarik [5].
Uji  tarik  rekayasa  banyak  dilakukan  untuk  melengkapi  informasi  rancangan  dasar  kekuatan  suatu  bahan dan sebagai data pendukung bagi spesifikasi bahan [6]. Pada uji tarik, benda uji diberi beban gaya tarik sesumbu yang  bertambah  secara  kontinyu,  bersamaan  dengan  itu  dilakukan  pengamatan  terhadap  perpanjangan  yang dialami  benda  uji  [7].  Kurva  tegangan  regangan  rekayasa  diperoleh  dari  pengukuran  perpanjangan  benda  uji. Tegangan  yang  dipergunakan  pada  kurva  adalah  tegangan  membujur  rata-rata  dari  pengujian  tarik  yang diperoleh dengan membagi beban dengan luas awal penampang melintang benda uji.

## 2.4.3. Spesimen Uji Tarik
Spesimen uji tarik bentuk dan  ukurannya  sudah terstandar, dalam kasus-kasus tertentu dijinkan  memakai bentuk dan ukuran spesimen uji tidak standar. Bentuk dan ukuran spesimen uji terstandar disebut juga spesimen uji  proporsional,  dan  yang  tidak  terstandar  disebut  juga  spesimen  uji  non  proporsional.  Bentuk  penampang specimen uji dapat berbentuk lingkaran atau bentuk segi empat [8]. Dalam penelitian kali ini ukuran spesimen yang digunakan untuk uji tarik merujuk kepada standar JIS Z2201 No. 13B [9]. Gambar spesimen dapat dilihat pada Gambar 3 dibawah ini.

## 2.4.4. Pengujian Simulasi
Pengujian simulasi rangka mobil ini bertujuan untuk mengetahui von mises stress , displacement dan safety factor pada  rangka  mobil  dengan  variasi  kecepatan  dan  waktu  langkah  tumbukan  ( step  time )  yang  berbeda dengan  menggunakan  software  Inventor  Profesional  2015.  Dalam  simulasi  ini  Rangka  harus  mendapatkan berupa  gaya  benturan  atau  tumbukan.  Gaya  benturan  ( Force )  yaitu  perubahan  momentum  persatuan  waktu. Untuk  mengetahui  gaya  benturan  yang  akan  diterima  rangka  mobil  saat  benturan  terjadi  dapat  menggunakan persamaan.
………………………………………………….……..................................................... (1)
Simbol  F  menyatakan  gaya  benturan  yang  diterima  rangka  mobil  dalam  satuan  N,  simbol menyatakan perubahan momentum rangka mobil saat terjadi benturan dalam satuan kg.m/s, simbol menyatakan perubahan waktu langkah sentuh ( step time ) dalam satuan s

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Analisis dan Hasil Pengujian Tarik
Setelah  melakukan  pembuatan  spesimen  uji  di  laboraturium  produksi  UNSIKA.  Dilanjutkan  dengan pengujian tarik di PT. SAGA TEKNINDO SEJATI. Didapat hasil pengujian tarik berupa nilai yield strength dan tensile  strength, namun  yang  jadi  perhatian  utama  disini  ialah  pada  nilai yield  strength sendiri karena  terjadi perbedaan  mencolok  antara  tiap  variasi  ketebalan  lapisan  karbon  fiber  pada  tiap  spesimen  uji,  namun  tidak berlaku  kepada nilai tensile  strength yang cenderung sama  dari tiap variasi spesimen  uji. Hasil uji tarik  untuk keseluruhan dapat dilihat pada Tabel 1 dibawah ini.
Tabel 1 Hasil Uji Tarik Keseluruhan Hasil Uji Tarik Keseluruhan No Spesimen Beban Maksimum (N) Yield Strength (N/mm 2 ) Tensile Strength (N/mm 2 ) Elongation (%) 1 Tanpa Lapisan Karbon Fiber 17635 345,509 365,293 34,50 2 Dengan Karbon Fiber 1 mm 20612 427,435 366,787 33,20 3 Dengan Karbon Fiber 3 mm 29291 606,956 363,674 33,53 4 Dengan Karbon Fiber 5 mm 39720 823,230 347,787 31,49
365,434 366,787 363,674
347,787
345,509 427,435 606,956 823,230 0 125,000 250,000 375,000 500,000 625,000 750,000 875,000 Tanpa Lapisan Karbon Fiber Karbon Fiber 1 mm Karbon Fiber 3 mm
Karbon Fiber 5 mm

## Hasil Tensile Strength dan Yield Strength
Tensile Strength (N/mm²)
Yield Strength (N/mm²)
Gambar 4. Grafik Nilai Tensile Strength dan Yield Strength Keseluruhan
Pada Gambar 4 menunjukan grafik nilai tensile strength yang cenderung menurun pada tiap spesimen yang memiliki ketebalan lapisan karbon yang semakin besar walaupun penurunan itu tidak terlalu signifikan, berbeda dengan nilai hasil yield strength dimana semakin tebal variasi lapisan karbon fiber mampu meningkatkan nilai yield  strength tiap  spesimen  uji  contohnya  pada  spesimen  dengan  ketebalan  karbon  fiber  5  mm  mampu mendapatkan nilai yield strength sebesar 823,230 (N/mm²).
Meningkatnya  nilai yield  strength dan  menurunnya  nilai tensile  strength baja  SS  400 tentu  sangat dipengaruhi  oleh  lapisan  karbon  fiber,  dimana  pada  saat  pengujian  tarik  serat  karbon  hanya  mampu  menahan kekuatan  tarik  sampai  titik yield  strength baja  SS  400  atau  bisa  dikatakan  karbon  fiber  putus  dititik yield strength baja dan tidak putus berbarengan bersama dengan baja. Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada Gambar 5 berikut ini.
Dilihat pada Gambar 5 ini diambil dari salah satu hasil pengujian yaitu pengujian dengan tebal karbon fiber 3  mm,  karena  keseluruhan  grafik  hasil  uji  tarik  dirasa  memiliki  bentuk  yang  sama  dan  hanya  berbeda  dari besaran  nominalnya  saja.  Terdapat  garis  biru  pada  grafik  yang  menjelaskan  terjadinya  karbon  putus  terlebih dahulu sebelum kemudian dilanjutkan dengan garis berwarna merah maroon yang menjelaskan grafik putusnya baja SS 400 tanpa diikuti penarikan karbon fiber yang telah terlebih dahulu putus. Hal ini dapat disebabkan oleh 2 faktor,  yang pertama ialah  karena perbedaan sifat kedua  unsur dimana  karbon fiber  memiliki sifat  getas dan baja SS 400 yang cenderung ulet, untuk faktor yang kedua bisa disebabkan karena media perekat yang berperan sebagai matriks yakni resin epoxy kurang kuat merekatkan antara karbon fiber dengan baja.

## 3.2. Hasil Pengujian Simulasi
Pengujian  Simulasi  Kegagalan  pada chassis mobil  listrik  dilakukan  dengan  beberapa  variasi  kecepatan tumbukan, antara lain pada kecepatan 60 km/jam, 80 km/jam dan 100 km/jam yang nantinya guna menghasilkan nilai F ( force) yang bervariasi untuk mengetahui kekuatan tiap jenis material. Selanjutnya pengujian dilakukan dengan  metode  simulasi  menggunakan Autodesk  Inventor  professional  2015 berdasarkan  parameter-parameter tertentu.

## 3.2.1. Tumbukan Pada Kecepatan 60 km/jam
Tabel 2 Hasil Simulasi Dengan Kecepatan 60 Km/Jam 60 KM/JAM No Spesimen Von Misses (Mpa) Displacement (mm) Safety Factor (ul) 1 Tanpa Lapisan Karbon 150,9 0,2557 2,29 2 Karbon Fiber 1 mm 150,8 0,2557 2,83 3 Karbon Fiber 3 mm 151 0,2557 4,02 4 Karbon Fiber 5 mm 150,9 0,2557 5,45
Pada  tabel  2  dengan  variasi  kecepatan  60  km/jam  dihasilkan  nilai  von  misses  yang  cenderung  sama  dari tiap  variasi  spesimen  dengan  nilai  rata-rata  sebesar  150.9  Mpa  dan  juga  nilai  Displacement  yang  dihasilkan sama  dari  tiap  variasi  spesimen  yaitu  sebesar  0,2557  mm.  berbeda  dengan  nilai  von  misses  dan  displacement, nilai safety factor mengalami kenaikan dari tiap variasi spesimen dengan nilai terkecil yang dimiliki baja tanpa
Gambar 5. Kurva Tegangan – Regangan Hasil Pengujian Tarik
lapisan karbon fiber yaitu 2,29 ul dan nilai terbesar dimiliki oleh spesimen baja dengan ketebalan lapisan karbon fiber 5 mm yaitu 5,45 ul.

## 3.2.2. Tumbukan Pada Kecepatan 80 Km/Jam
Tabel 3 Hasil Simulasi Dengan Kecepatan 80 Km/Jam 80 KM/JAM No Spesimen Von Misses (Mpa) Displacement (mm) Safety Factor (ul) 1  Tanpa Lapisan Karbon 201,1 0,341 1,72 2 Karbon Fiber 1 mm 201,1 0,341 2,13 3 Karbon Fiber 3 mm 201,4 0,341 3,01 4 Karbon Fiber 5 mm 201,3 0,341 4,09
Pada Tabel 3 dengan variasi  kecepatan 80 km/jam dihasilkan nilai von misses yang cenderung  sama dari tiap  variasi  spesimen  dengan  nilai  rata-rata  sebesar  201,2  Mpa  dan  juga  nilai Displacement yang  dihasilkan sama  dari  tiap  variasi  spesimen  yaitu  sebesar  0,341  mm.  berbeda  dengan nilai  von misses dan displacement, nilai safety factor mengalami kenaikan dari tiap variasi spesimen dengan nilai terkecil yang dimiliki baja tanpa lapisan karbon fiber yaitu 1,72 ul dan nilai terbesar dimiliki oleh spesimen baja dengan ketebalan lapisan karbon fiber 5 mm yaitu 4,09 ul.

## 3.2.3. Tumbukan Pada Kecepatan 100 Km/Jam
Tabel 4 Hasil Simulasi Dengan Kecepatan 100 Km/Jam 100 KM/JAM No Spesimen Von Misses (Mpa) Displacement (mm) Safety Factor (ul) 1  Tanpa Lapisan Karbon 251,4 0,4262 1,37 2 Karbon Fiber 1 mm 251,5 0,4262 1,7 3 Karbon Fiber 3 mm 251,6 0,4262 2,41 4 Karbon Fiber 5 mm 251,6 0,4262 3,27
Pada Tabel 4 dengan variasi kecepatan 100 km/jam dihasilkan nilai von misses yang cenderung sama dari tiap  variasi  spesimen  dengan  nilai  rata-rata  sebesar  251,5  Mpa  dan  juga  nilai Displacement yang  dihasilkan sama  dari  tiap  variasi  spesimen  yaitu  sebesar  0,4262  mm.  berbeda  dengan  nilai von misses dan displacement , nilai safety factor mengalami kenaikan dari tiap variasi spesimen dengan nilai terkecil yang dimiliki baja tanpa lapisan karbon fiber yaitu 1,37 ul dan nilai terbesar dimiliki oleh spesimen baja dengan ketebalan lapisan karbon fiber 5 mm yaitu 3,27 ul.

## 3.3. Analisis Pengujian Simulasi
Setelah  dilakukan  pengujian  simulasi  dengan  menggunakan software Autodesk  Inventor  Professional 2015, didapatkan tiga nilai dari tiap masing-masing variasi spesimen dan variasi tumbukan pada simulasi yaitu nilai von misses, displacement dan safety factor. Dimana nilai tersebut nantinya akan menjadi parameter apakah material  tersebut  dikatakan  layak  atau  tidak,  berikut  penjelasan  hasil  dari  ketiga  nilai  tersebut  secara keseluruhan:

## 3.3.1. Von Misses
Tegangan von  misses digunakan  untuk  memprediksi  produksi  material  di  bawah  pembebanan  kompleks dari  hasil  uji  tarik  uniaksial  [10].  Material  dikatakan  gagal  apabila  tegangan von  misses melebihi  nilai yield strength yang  dimiliki  oleh  material  [12].  Berikut  hasil  dari  pengujian  simulasi  dapat  dilihat  pada  Tabel  5 dibawah ini.
Tabel 5 Hasil Nilai Von Misses No Spesimen Tumbukan (Km/Jam) Yield Strength (Mpa) Von Misses (Mpa) Keterangan 1 Tanpa Lapisan Karbon 60 345,509 150,9 Berhasil 80 345,509 201,1 Berhasil 100 345,509 251,4 Berhasil 2 Karbon Fiber 1 mm 60 427,435 150,8 Berhasil 80 427,435 201,1 Berhasil 100 427,435 251,5 Berhasil
3 Karbon Fiber 3 mm 60 606,956 151 Berhasil 80 606,956 201,4 Berhasil 100 606,956 251,6 Berhasil 4 Karbon Fiber 5 mm 60 823,230 150,9 Berhasil 80 823,230 201,3 Berhasil 100 823,230 251,6 Berhasil
Dari  Tabel  5  menyatakan  bahwa  seluruh  variasi  spesimen  dinyatakan  “berhasil”  karena  nilai von  misses tidak melebihi nilai yield strength, dan semakin tebal karbon fiber maka nilainya semakin baik.

## 3.3.2. Displacement
Hasil yang ditunjukan oleh Tabel 2, 3 dan 4 menunjukan hasil yang sama dari tiap variasi spesimen yakni, pada simulasi kecepatan 60 km/jam nilai displacement maksimal yaitu 0,2557 mm, pada simulasi kecepatan 80 km/jam  nilai displacement maksimal  yaitu  0,341  mm  dan  terakhit  pada  simulasi  kecepatan  100  km/jam  nilai displacement maksimal yaitu 0,4262 mm. Berdasarkan hasil tersebut, nilai pertambahan panjang ( displacement) setiap  variasi  kecepatan  yang  dihasilkan  kecil  yaitu  memiliki  perbedaan  perubahan  panjang  antara  0,1  sampai 0,2  mm.  Semakin  besar displacement yang  terjadi,  material  tersebut  akan  lunak.  Namun  sebaliknya,  jika displacement yang terjadi kecil, maka  material tersebut adalah  material  yang kuat  yang  mampu  menerima dan menahan beban ( force ) yang besar.

## 3.3.3. Safety Factor
Faktor  keamanan  ( safety  factor) yang  diperbolehkan  ialah  ketika  nilai safety  factor mampu  lebih  dari  1 agar  desain  dapat  diterima  (kurang  dari  1  berarti  ada  beberapa  deformasi  permanen).  Berikut  hasil  dari pengujian simulasi dapat dilihat pada Tabel 6 dibawah ini.
Tabel 6 Hasil Nilai Safety Factor
No Spesimen Tumbukan (Km/Jam) Nilai Safety Factor (ul) Nilai Yang Diizinkan (ul) Keterangan 1 Tanpa Lapisan Karbon 60 2,29 >1 Aman 80 1,72 >1 Aman 100 1,37 >1 Aman 2 Karbon Fiber 1 mm 60 2,83 >1 Aman 80 2,13 >1 Aman 100 1,7 >1 Aman 3 Karbon Fiber 3 mm 60 4,02 >1 Aman 80 3,01 >1 Aman 100 2,41 >1 Aman 4 Karbon Fiber 5 mm 60 5,45 >1 Aman 80 4,09 >1 Aman 100 3,27 >1 Aman
Gambar 6. Grafik Nilai Safety Factor Kesleuruhan
2.29 2.83 4.02 5.45 1.72 2.13 3.01 4.09 1.37 1.7 2.41 3.27 0 1 2 3 4 5 6 Tanpa Lapisan Karbon Fiber Dengan Karbon Fiber 1
mm Dengan Karbon Fiber 3 mm Dengan Karbon Fiber 5 mm Nilai Safety Factor Keseluruhan
60 Km/Jam 80 Km/Jam 100 Km/Jam
Dari tabel   6 dan Gambar  6 menyatakan bahwa seluruh variasi spesimen dinyatakan  “aman”  karena nilai safety factor dari tiap spesimen memiliki nilai diatas nilai yang dizinkan yakni 1 , dan semakin tebal karbon fiber maka nilai safety factor semakin baik.

## 4. KESIMPULAN DAN SARAN

## 4.1.   Kesimpulan
Berdasarkan penelitian penulis dengan judul “Analisis Uji Tarik dan Simulasi Kegagalan pada Baja SS400 dengan  Variasi  Ketebalan  Lapisan  Karbon  Fiber  untuk  Aplikasi  Kerangka  Mobil  Listrik”  dapat  disimpulkan sebagai berikut:
1. Ketebalan  lapisan  karbon  fiber  pada  spesimen  menyebabkan  nilai yield  strength baja  SS400  semakin meningkat.  Terlihat  bahwa  nilai  rata-rata yield  strength spesimen  tanpa  lapisan  karbon  fiber  sebesar 345,509  N/mm 2 .  Pada  spesimen  dengan  lapisan  1  mm  nilai yield  strength nya  naik  23,71%  menjadi 427,435  N/mm 2 .  Pada  spesimen  dengan  lapisan  3  mm  nilai yield  strength nya  naik  41,99%  menjadi 606,956  N/mm 2 .  Pada  spesimen  dengan  lapisan  5  mm  nilai yield  strength nya  naik  35,63%  menjadi 823,230 N/mm 2 .
2. Hasil Simulasi kegagalan berdasarkan static test dengan kecepatan 60 km/jam, 80 km/jam dan 100 km/jam nilai von misses stress tidak melebihi batas maksimal kekuatan luluh ( yield strength) yang dimiliki material dalam  artian  material  baja  SS400  dengan  pelapisan  karbon  fiber  ini  layak  diuji  lebih  lanjut.  Kemudian untuk  hasil displacement yang  terjadi  kecil  yaitu  memiliki  perbedaan  perubahan  panjang  antara  0,1  mm sampai 0,2  mm  yang artinya  jika displacement yang terjadi kecil,  maka  material tersebut adalah  material yang  kuat  yang  mampu  menerima  dan  menahan  beban  ( force) yang  besar.  Untuk  hasil safety  factor minimum dinyatakan di atas atau lebih dari satu yang artinya kontruksi dinyatakan aman atau dapat diuji lebih lanjut.
2.5 Saran
Adapun saran untuk penelitian ini sebagai berikut:
1. Agar  didapat  kepadatan  merata  pada  setiap  sisi  serat,  dalam  pembuatan  spesimen  yaitu  pada  pelapisan komposit diperlukan dan diperhatikan penekanan campuran resin pada saat penekanan serat.
2. Pada  penelitian  ini  semua  spesimen  mengalami debonding (lepasnya  lekatan  antara  lapisan  karbon  fiber dengan raw materials ) di daerah yang dimana mengalami deformasi pada saat pengujian tarik, oleh karena itu  perlu  dilakukan  penelitian  lebih  lanjut  untuk  mengatasi  masalah  ini,  misalnya  mengganti  proses pembuatan komposit dengan cara hand layup manual dengan cara yang lebih baik, seperti vacuum infusion dan lainnya, agar dapat melekat dengan baik atau mengganti material perekatnya dengan yang lebih kuat lagi.
3. Perlu  diadakan  penelitian  lebih  lanjut  dengan  menambahkan  variasi  pengujian  yang  lain  seperti  uji bending,  dan  lainnya  atau  juga  dengan  penambahan  variasi  pada  saat  pengujian  simulasi  dengan  cara lainnya menggunakan software yang sama ataupun berbeda.
5. DAFTAR PUSTAKA
[1]   http://bps.go.id. Perkembangan Jumlah Kendaraan Bermotor Menurut Jenis. Tahun 1949-2017. http://www.bps.go.id/linkTableDinamis/view/id/1133. Akses 4 April 2019.
[2]   http://bphmigas.go.id. Konsumsi BBM Nasional Pertahun, Tahun 2006-2017. http://www.bphmigas.go.id/konsumsi-bbm-nasional. Akses 4 April 2019.
[3]   Sigit J, Purnomo.dkk. 2017. Uji Eksperimental Kinerja Mobil Listrik. Prosiding SNATIF. Volume 4:679- 686. Universitas Tidar. Magelang.
[4]   Umam, Nasrul. 2015. Analisi Uji Impact Pada Baja ST60 Dengan Variasi Ketebalan Lapisan Karbon Fiber Untuk Aplikasi Kerangka Mobil Listrik. (Skripsi). Universitas Negeri Semarang. Semarang.
[5]   Modul Praktikum Pengujian Tarik. Modul Praktikum. Yogyakarta. Universitas Negeri Yogyakarta 2010.
[6]   Dieter,  G.  Terjemahan  oleh  Sriati  Djaprie.  1987. Metalurgi  Mekanik .  Jilid  1.  Edisi  ketiga.  Jakarta  : Erlangga.
[7]   Davis,  H.E.,  Troxell,  G.E.,  Wiskocil,  C.T.,  1955, The  Testing  and  Inspection  of  Engineering  Materials, McGraw Hill Book Company, New York, USA.
[8]   Budiman, Haris. 2016. Analisis Pengujian Tarik ( Tensile Test) Pada Baja ST37 Dengan Alat Bantu Ukur Load Cell. Jurnal J-Ensitec. Volume 3. No 1:9-13. Universitas Majalengka. Majalengka.
[9] Japanese Industrial Standars (JIS). JIS Z2201 No 13B.