Pengaruh Besar Sudut Kampuh V Terhadap Von Mises Stress Material Pada Proses Pengelasan Berbasis Metode Elemen Hingga
Zulvikar 1 , Abd. Kadir 2 , Samhuddin 3
1 Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo
2,3 Dosen Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Halu Oleo Jl. H.E.A. Mokodompit, Kampus Hijau Bumi Tridarma Andounohu, Kendari 93232
Email: zulfikarft@gmail.com Article Info Abstrak Available online November, 30 2022 Pengelasan  merupakan  salah  satu  teknologi  penyambungan  yang  setiap  waktu mengalami  perkembangan  yang  signifikan,  baik  dari  jenis  alat  pengelasan  hingga metode penyambungan yang digunakan. Penelitian ini bertujuan  untuk mengetahui Pengaruh  Besar  Sudut  Kampuh  V  terhadap Von  Mises  Stress Material  Pada  Proses Pengelasan Berbasis Metode Elemen Hingga. Alat yang digunakan untuk memodelkan Equivalent  von  misses stess dan Equivalent  Elastic  Strain dengan  bantuan  software metode elemen hingga, material yang digunakan ialah AISI 4130. Dari hasil simulasi yang dilakukan menunjukkan Equivalent von misses stess terbesar terdapat pada besar sudut  kampuh  V  45°  yakni  sebesar  1.7251x10 8 Pa  sedangkan equivalent  von  misses stress terendah terdapat pada besar sudut kampuh V 60° yakni sebesar 1.7162x10 8 Pa. Sedangkan untuk Equivalent Elastic Strain terbesar terdapat pada besar sudut kampuh V 30° yaitu sebesar 0.00129 m atau 1.29 mm sedangkan nilai strain terendah terdapat pada besar sudut kampuh 45° sebesar 0.0011564 m atau 1.15 mm.
Kata Kunci : Von misses stress, elastic strain, kampuh V

## Abstract
Welding  is  one  of  the  joining  technologies  that  has  experienced  significant developments  from  time  to  time,  both  from  the  type  of  welding  equipment  to  the joining method used. This study aims to determine the effect of the large angle of V on Von Mises stress material in the welding process based on the finite element method. The tool used to model Equivalent von misses stress and Equivalent Elastic Strain with the help of finite element method software, the material used is AISI 4130. From the simulation results, it shows that the largest Equivalent von misses  stress is found at the 45° V seam angle, which is 1.7251x108 Pa, while the lowest equivalent von misses stress is found at the angle of V 60°, which is 1.7162x108 Pa. As for the Equivalent Elastic Strain, the largest is found at the large V 30° joint angle, which is 0.00129 m or 1.29 mm, while the lowest strain value is found at the 45° joint angle of 0.0011564 m or 1.15 mm.
Keywords: Von misses stress, elastic strain, kampuh V

## 1. Pendahuluan
Pengelasan  merupakan  salah  satu  teknologi penyambungan  yang  setiap  waktu  mengalami perkembangan yang signifikan, baik dari jenis alat pengelasan  hingga  metode  penyambungan  yang
digunakan.  Penggunaan  teknologi  pengelasan seringkali  digunakan  dalam  dunia  manufaktur diantaranya  dalam  kegiatan  fabrikasi  atau pembuatan  kapal  hingga  pembuatan  konstruksi yang  membutuhkan  proses  penyambungan  yang akurat  dan  presisi  hingga  kekuatan  yang  lebih
ENTHALPY: Jurnal Ilmiah Mahasiswa Teknik Mesin
Journal homepage: http://ojs.uho.ac.id/index.php/ENTHALPY
besar.  Banyak  faktor  yang  mempengaruhi  sifat dari  hasil  penyambungan  logam  menggunakan pengelasan yaitu penentuan parameter pengelasan  seperti  ketepatan  arus,  kecepatan pengelasan,  jenis  elektroda  hingga  jenis  kampuh yang digunakan.
Dalam pengelasan, kampuh merupakan salah satu  faktor  yang  penting  dalam  menghasilkan kekuatan sambungan material yang di las, dimana kampuh  berfungsi  sebagai  media  tempat pengisian elektroda agar antara material satu dan yang  lainnya  dapat  menyatu  dengan  baik.  Untuk material  yang  memiliki  tingkat  ketebalan  tinggi pada  komponen-komponen  yang  membutuhkan kekuatan besar dalam menerima beban seringkali digunakan  jenis  kampuh  V  dimana  kampuh tersebut  sangat  efektif  serta  efisien  dalam menyatukan material lasan. Tetapi tidak hanya itu, dalam  pengaplikasian  kampuh  V  tentunya  perlu pula  di  pertimbangkan  besarnya  sudut  kampuh agar  material  lasan  menghasilkan  kekuatan  yang sangat  baik  dalam  menerima  beban.  Untuk mengetahui  kualitas  dari  suatu  sambungan terhadap  kampuh  yang  digunakan  tentu  perlu dilakukan  suatu  pengujian  baik  secara  pengujian secara fisik maupun dengan memanfaatkan suatu perangkat  agar  dapat  diketahui  besarnya kekuatan suatu material sambungan las.
Adapun  tujuan  yang  dalam  penelitian  ini adalah  untuk  mengetahui  Pengaruh  Besar  Sudut Kampuh  V  terhadap Von  Mises  Stress material pada proses pengelasan berbasis metode elemen hingga.  Penelitian  tentang  pengaruh  masukan panas  proses  pengelasan  terhadap  sifat  mekanik baja  AISI  1045  pada  suatu  kajian  eksperimental dan  analisa  numerik,  menunjukkan  bahwa masukan panas proses pengelasan mempengaruhi sifat mekanik baja AISI 1045. Masukan panas yang besar  menghasilkan  kekuatan  tarik  yang  rendah. Parameter  masukan  panas  dengan  arus  80  A, tegangan  20  V,  kecepatan  pengelasan  2  mm/dtk menghasilkan  kekuatan  tarik  sebesar  428  MPa. Semua  spesimen  yang  diuji  tidak  putus  pada daerah lasan, ini menandakan bahwa sambungan las  dengan  elektroda  yang  digunakan  dan parameter pengelasan yang diberikan menghasilkan  kekuatan  sambungan  yang  baik. Terdapat  perbedaan  antara  tegangan  hasil pengujian  dengan  simulasi  sebesar  4,1%,  hal  ini disebabkan  antara  lain  adalah  faktor  geometri, pembebanan dan mesh [1].
Melakukan  penelitian  tentang  pemodelan metode  elemen  hingga  untuk  menentukan
tegangan Von  Mises pada  As  Roda  LSU-05.  Hasil pembebanan  yang  diberikan  pada  as  roda  main landing gear LSU-05 yang diasumsikan merupakan beban  statik  ke  arah  x  dan  z  akan  menghasilkan tiga buah tegangan utama pada seluruh elemen. Pada  elemen  11252  yang  merupakan  elemen kritis, tiga buah tegangan utama tersebut adalah tegangan utama arah 1 yang bernilai 88,43 MPa, tegangan  utama  arah  2  yang  bernilai  12,39  MPa dan  tegangan  utama  arah  3  sebesar  18,58  MPa. Dari  ketiga  tegangan  utama  tersebut  akan menghasilkan  tegangan  von  mises sebesar 73,14 Mpa [2].
Melakukan penelitian menggunakan metode elemen hingga yang dimana dilakukan perhitungan  tegangan Von  Misses  Stress secara teotitis kemudian dilakukan simulasi
menggunakan software  Autodesk  Inventor 2015 dengan variabel beban sebesar 30 N, 40N, dan 50 N.  Serta  menggunakan variabel putaran  sebesar 500  rpm,  1000  rpm,  dan  1500  rpm.  Poros spesimen  uji  dinyatakan  aman  dikarenakan  nilai dari Von Misses Stress yang terjadi pada poros uji spesimen  lebih  kecil  dibandingkan  dengan  nilai yield  strength per safety  factor poros  tersebut. Nilai Von Misses Stress terbesar sebesar 0,93 MPa pada  beban  50  N  (teoritis)  dan  1,489  MPa  pada beban  50  N  (FEM).  Sedangkan  nilai Von  Misses Stress terkecil sebesar 0,56 MPa pada beban 30 N (teoritis) dan 0,8853 MPa pada beban 30 N (FEM). Semakin  meningkat  beban  yang  diberikan,  maka semakin  meningkat  pula  nilai von  misses  stress poros  tersebut.  Poros  spesimen  uji  dinyatakan aman karena nilai dari Von Misses Stress baik dari perhitungan  teoritis  maupun  dari  simulasi  FEM menggunakan Autodesk  Inventor 2015  yang terjadi  pada  poros  lebih  kecil  dari  nilai yield strength atau  nilai  kekuatan  mulur  dari  poros tersebut [3].
Melakukan penelitian tentang  perbandingan hasil  analisis  metode  elemen  hingga  berbasis software dengan simple  supported  calculation pada  kapal 50  pax  crane  barge. Hasil  analisis menggunakan  software  berupa von Mises  stress, normal  stress, dan principal  stress. Sebagai verifikasi, dilakukan perhitungan manual menggunakan metode Simple Supported Calculation. Pada  penelitian  ini  membandingkan von  Mises  stress,  normal  stress,  dan  principal stress hasil metode elemen hingga dengan stress hasil Simple  Supported  Calculation. Dari  hasil analisis tersebut diketahui bahwa principal stress maksimal  yang  terjadi  sebesar  161,98  N/mm².
Sedangkan  menggunakan    perhitungan  manual Simple  Supported  Calculation sebesar  280,44 N/mm² [4].
Penelitian  tentang  analisa  poros  alat  uji keausan  untuk  sistem  kontak  TWO-DISC  dengan menggunakan  metode  elemen  hingga.  Dalam penelitian  ini  penerapan  metode  elemen  hingga untuk  desain  dan  analisis  pembebanan  rangka chassis  mobil  model tubular  space  frame ,  dalam penelitian  ini,  MEH  diterapkan  melalui  proses komputasi  dengan  bantuan Autodesk  Inventor untuk  mendesain  rangka  dan Autodesk  Robot Structural Analysis untuk melakukan assessment . Material pipa logam yang digunakan berspesifikasi Steel  AISI  1020  107  HR  dan  jenis  rangka  yang dipilih adalah model tubular space frame . Asumsi dimensi  rangka  mengambil  contoh  dari  desain BMW  i3  yang  merupakan  mobil  listrik  4 penumpang. Beban yang diberikan berupa beban statis yang terdiri atas beban penumpang, beban kursi  penumpang,  beban  baterai,  dan  beban motor listrik. Pada hasil desain, rangka terdiri atas 134 elemen dan 107 node dengan ukuran 2 in. x 0.154 in. pada dasar rangka dan 1.5 in. x 0.145 in. pada keseluruhan sisanya. Perpindahan maksimal terletak pada node 175 dengan nilai 1,3164 mm. Besar dan posisi gaya maksimal untuk tiap sumbu rangka  adalah  Fx:  1985,126  N  (node  225),  Fy: 959,480 N (node 14), dan Fz: 935,914 N (node 34). Tegangan  maksimal  terletak  pada  node  129 dengan  nilai    35,443  MPa.  Regangan  maksimal terletak  pada  bar  70  dengan  nilai  0,00450474. Dapat  disimpulkan  bahwa  desain  rangka  mampu menahan  beban  yang  diberikan  dan  tidak mengalami kerusakan [5].

## Pengertian Pengelasan
Pengelasan
adalah suatu proses
penyambungan logam dimana logam menjadi satu akibat  panas  dengan  atau  tanpa  tekanan,  atau dapat  didefinisikan  sebagai  akibat  dari  metalurgi yang  ditimbulkan oleh  gaya  tarik menarik antara atom.  Sebelum  atom-atom  tersebut  membentuk ikatan, permukaan yang akan menjadi satu perlu bebas  dari  gas yang  terserap  atau  oksida-oksida. Bila  permukaan  yang  rata  dan  bersih  ditekan, beberapa kristal akan tertekan dan bersinggungan.  Bila  tekanan  diperbesar  daerah singgungan  ini  bertambah  luas.  Lapisan  oksida yang  luas,  rapuh,  pecah  logam  mengalami deformasi plastis [6]. Batas antara dua permukaan kristal  dapat  menjadi  satu  dan  terjadilah sambungan  yang  disebut pengelasan  dingin.  Ada
empat  cara  yang  dapat  ditempuh  untuk memanaskan logam pada penyambungan, yaitu : 1. Pencelupan benda yang akan disambung dalam logam  pengisi  atau  fluks  cair.  Bila  dicelupkan dalam fluks cair dalam suhu yang cukup tinggi untuk mencairkan logam pengisi, benda-benda yang akan disambung harus dijepit dengan jig dan sela sudah terisi paduan patri.
2. Mematri  dengan  menggunakan  dapur,  disini benda  dijepit  dan  dimasukkan  dalam  dapur dengan lingkungan yang terkendali pada suhu pencairan logam patri. Pemanasan dapur dapat dengan  listrik  atau  gas,  dapur  satuan  atau kontiniu.
3. Mematri  dengan  nyala,  adalah  sama  dengan pengelasan  oksiasitelin.  Panas  berasal  dari nyala oksiasitelin atau oksihidrogen dan logam pengisi  dalam  bentuk  kawat  dicairkan  pada celah  sambungan.  Fluks  ditambahkan  dengan cara mencelupkan kawatnya. Pada patri listrik panas berasal dari tahanan induksi atau busur.
Pengertian Las SMAW ( Shielded Metal Arc Welding)
Las  busur  listrik  elektroda  terlindung  atau lebih  dikenal  dengan  SMAW (Shielded  Metal  Arc Welding) merupakan  pengelasan  menggunakan busur  nyala  listrik  sebagai  panas  pencair  logam. Busur  listrik  terbentuk  diantara  elektroda terlindung  dan  logam  induk  seperti  ditunjukkan pada  Gambar  2.1  karena  panas  dari  busur  listrik maka  logam  induk  dan  ujung  elektroda  mencair dan membeku bersama [6].
Gambar 1. Proses pengelasan [6]
Proses  pengelasan  SMAW (Shielded  Metal Arc  Welding) dilakukan  dengan  menggunakan energi  listrik  (AC/DC),  energi  listrik  dikonversi menjadi  energi  panas  dengan  membangkitkan busur listrik melalui sebuah elektroda. Busur listrik diperoleh dengan cara mendekatkan elektroda las ke benda kerja/logam yang akan dilas pada jarak beberapa  milimeter,  sehingga  terjadi  aliran  arus listrik  dari  elektroda  ke  benda  kerja,  karena adanya perbedaan tegangan antara elektroda dan benda  kerja  (logam yang  akan  dilas).  Panas  yang
dihasilkan  dapat  mencapai  5000 o C,  sehingga mampu  melelehkan  elektroda  dan  logam  yang akan disambung untuk membentuk paduan [7].

## Arus Pengelasan
Arus  las  merupakan  parameter  las  yang langsung  mempengaruhi  penembusan  dan kecepatan  pencairan  logam  induk,  makin  tinggi arus  las  maka  makin  besar  penembusan  dan kecepatan  pencairannya.  Besar  arus  pada pengelasan mempengaruhi hasil pengelasan, bila arus terlalu rendah maka perpindahan cairan dari ujung  elektroda  yang  digunakan  sangat  sulit  dan busur  listrik  yang  terjadi  tidak  stabil.  Panas  yang terjadi tidak cukup untuk melelehkan logam dasar, sehingga  menghasilkan  bentuk  rigi-rigi  las  yang kecil dan tidak rata serta penembusan pada logam induk kurang dalam. Jika arus terlalu besar, maka akan  menghasilkan  manik  melebar,  butiran percikan  kecil,  penetrasi  dalam  serta  matrik  las tinggi [8].
Untuk  pengelasan  pada  daerah  las  yang mempunyai  daya  serap  kapasitas  panas  yang tinggi  diperlukan  arus  listrik  yang  besar  dan mungkin  juga  diperlukan  tambahan  panas. Sedangkan  untuk  pengelasan  baja  paduan,  yang daerah  HAZ-nya  dapat  mengeras  dengan  mudah akibat pendinginan yang terlalu cepat, maka untuk menahan  pendinginan  ini  diberikan  masukan panas  yang  tinggi  yaitu  dengan  arus  pengelasan yang  besar.  Pengaturan  besar  kecilnya  arus dilakukan dengan cara memutar tombol pengatur arus. Besar arus yang digunakan dapat dilihat pada skala  yang  ditunjukkan  oleh  ampere  meter  yang terletak  pada  mesin  las.  Pada  masing-masing mesin  las,  arus  minimum  dan  arus  maksimum yang dapat dicapai berbeda-beda.

## Ketangguhan Logam Las
Ketangguhan logam las juga tergantung dari strukturnya seperti halnya pada logam induk dan pada batas las. Hanya saja logam las adalah logam yang  dalam  proses  pengelasan  mencair  dan kemudian  membeku,  sehingga  logam  las  ini banyak  sekali  mengandung  oksigen  dan  gas-gas lain.  Komposisi  logam  las  sudah  barang  tentu tergantung dari proses pengelasan yang digunakan,  tetapi  dapat  diperkirakan  bahwa komposisinya  akan  terdiri  dari  komponen  logam induk  dan  komponen  bahan  las  yang  digunakan. Karena itu dalam menganalisa ketangguhan logam las  harus  diperhatikan  pengaruh  unsur  lain  yang terserap  selama  proses  pengelasan,  terutama oksigen, dan pengaruh dari strukturnya sendiri.

## Metalurgi Las
Aspek metalurgi adalah meliputi siklus termal dan  pengaruhnya  terhadap  perubahan  struktur mikro serta fakto-faktor yang mempengaruhi sifat mampu  las (Weldability) dari  logam  yang disambung.  Kualitas  sambungan  las  biasanya dikaitkan  dengan  kekuatan,  ketangguhan  atau sifat  mekanis  lainnya,  maka  perlu  dibahas hubungan antara struktur mikro dengan sifat-sifat terhadap tekanan dan kekerasan dari sambungan las.
Faktor  utama  yang  mengontrol  perubahan struktur  dalam  pengelasan  adalah  besarnya masukan  panas (Heat  Input) yang  diberikan kepada sambungan logam.Kecepatan pendinginan mempengaruhi  sifat-sifat  mekanis  sesuai  dengan jenis  fasa  dan  butiran  logam  yang  terbentuk. Pendinginan  yang  cepat  menghasilkan  struktur yang kuat, keras dan kurang ulet dan pendinginan yang  lambat  menghasilkan  sifat-sifat  sebaliknya. Menahan  logam  pada  temperatur  tinggi  untuk waktu  yang  lama  dapat  menghasilkan  struktur dengan  butiran  yang  kasar,  namun  demikian selama pengelasan berlangsung ada bagian logam yang  letaknya  bersebelahan  dengan  las  berada pada temparatur tinggi untuk waktu yang sangat singkat [9].

## Kampuh Las
Kampuh  las  merupakan  bagian  dari  logam induk  yang  nantinya  akan  diisi  oleh  deposit  las atau logam las ( weld metal ), kampuh las awalnya adalah  berupa  kubungan  las  ( weld  pool )  yang kemudian  diisi  dengan  logam  las.  Sebelum memulai pengelasan, harus ditentukan dulu jenis kampuh  las  yang  bagaimana  yang  akan  dipilih. Harus  diperhitungkan  bahwa  sambungan  yang akan  dibuat  akan  mampu  menerima  beban. Dengan adanya beberapa kemungkinan pemberian beban sambungan las, maka terdapat beberapa  jenis  kampuh  las  seperti  yang ditampilkan pada gambar dibawah ini .
Kampuh atau alur las merupakan bagian pada pengelasan yang nantinya akan diisi oleh logam las yang  berasal  dari  kawat  las  atau  logam  pengisi, berdasarkan  banyaknya  logam  las  yang  mengisi kampuh,  lasan  dapat  dibagi  menjadi  dua  bagian, yaitu  lasan  penetrasi  penuh  dan  lasan  penetrasi tidak penuh atau lasan penetrasi sebagian. Apabila logam  las  mengisi  seluruh  bagian  kampuh (penetrasi  penuh)  disebut  dengan groove  weld , sedangkan  jika  logam  las  mengisi  seluruh  bagian kampuh  (lasan  penetrasi  sebagian)  maka  jenis pengelasan ini dikenal sebagai fillet weld [10].

## Baja
Baja  adalah  logam  paduan  yang  terdiri  dari besi  sebagai  unsur  pokok  dan  karbon  sebagai unsur  paduan  utamanya.  Kandungan  karbon dalam  baja  berkisar  antara  0.2  %  hingga  2.1  % berat  yang  digolongkan  sesuai  dengan  jenisnya. Fungsi  karbon  dalam  baja  untuk  mencegah dislokasi bergeser pada sisi kristal ( crystal lattice ) atom  besi  sehingga  membuat  sifat  dari  baja menjadi  lebih  keras  dibandingan  dengan  besi murni. Unsur paduan lain yang biasa ditambahkan selain karbon adalah mangan ( manganese ), krom ( chromium ),  vanadium,  dan  tungsten.  Kualitas baja  bisa  didapatkan  dengan  cara  menvariasikan kandungan  karbon  dan  unsur  paduan  lainnya. Penambahan kandungan karbon pada baja dapat meningkatkan kekerasan ( hardness ) dan kekuatan tariknya  ( tensile  strength ),  namun  di  sisi  lain membuatnya  menjadi  getas  ( brittle )  serta menurunkan keuletannya ( ductility ) [11].
Baja AISI 4130 yang merupakan baja paduan rendah  yang  mengandung  karbon  0,30  %.  Baja AISI  4130  mempunyai  komposisi  kimia  (0,28- 0,33) % C; (0,40-0,60) % Mn; 0,035% P; 0,04 % S; (0,15-0,30)% Si; (0,80-1,10)% Cr; (0,15-0,25)% Mo (ASTM Steel, 2010). Penambahan unsur tersebut didalam paduan baja antara lain bertujuan untuk memperbaiki  sifat  mekanik  pada  temperatur rendah atau tinggi. Sifatnya yang ulet atau daktil serta  mempunyai  faktor  temperatur  yang  tinggi membuatnya  banyak  digunakan  sebagai  bahan baku  dalam  pembuatan  roda  kereta,  poros,  air frame components, ring, bilah turbin dan banyak lagi [12]. Dipasaran, produk baja jenis ini antara lain tersedia dalam bentuk bilet, bar, silinder, dan cor.
Teori Kegagalan Statis dan Tegangan Von Mises
Von  Mises (1913)  menyatakan  bahwa  akan terjadi  luluh  bilamana  invarian  kedua  deviator tegangan  J2  melampaui  harga  kritis  tertentu.
Dengan  kata  lain  luluh  akan  terjadi  pada  saat energi  distorsi  atau  energi  regangan  geser  dari material  mencapai  suatu  nilai  kritis  tertentu. Secara  sederhana  dapat  dikatakan  bahwa  energi distorsi  adalah  bagian  dari  energi  regangan  total per unit volume yang terlibat di dalam perubahan bentuk. Dengan kata lain luluh akan terjadi pada saat  energi  distorsi  atau  energi  regangan  geser dari material mencapai suatu nilai kritis tertentu.
J 2 =K 2 (1)
Dalam  dunia  teknik  dikenal  beberapa  teori kegagalan  statik.  Teori  kegagalan  statik  dalam perkembangannya  dibedakan  menjadi  dua kategori, yaitu teori kegagalan untuk material ulet (ductile) dan teori kegagakan statik untuk material getas  ( brittle ).  Mengingat  jenis  material  dalam penelitian  ini  adalah  material  ulet,  maka  akan dibahas jenis teori kegagalan untuk material ulet. Pada material ulet akan terjadi patah jika tegangan akibat  beban  statik  di  atas  kekuatan  tarik ultimatnya, sementara kegagalan pada komponen mesin terjadi bila tegangan akibat beban statis di atas kekuatan luluhnya.
Kriteria  luluh  von  mises  mengisyaratkan bahwa  luluh  tergantung  dari  fungsi  harga tegangan utama. Sehingga menghasilkan persamaan von mises sebagai berikut.
(2)
Akan  tetapi  tegangan  von  mises  juga  dapat diisyaratkan  bahwa  distorsi  energy  dapat  terjadi karena tegangan normal dan tegangan geser yang terjadi jika melihat dari komponen pembentukan nilai  ketiga  tegangan  utama  tersebut,  maka didapat persamaan sebagai berikut.
(3)
Sehingga  pada  teori  kegagalan  von  mises mengatakan  lebih  besar  atau  sama  dengan kekuatan  luluh  ( Sy )  dari  material.  Maka  material dinyatakan  memiliki  kekuatan  struktur  yang  baik
σms ≥ Sy.

## Metode Elemen Hingga
Konsep dasar metode elemen hingga adalah metode  numerik  yang  dapat  digunakan  untuk mencari  solusi  akurat  pada  permasalahan  teknik yang  kompleks.  Konsep  dasar  dari  metode  ini adalah  diskritisasi yaitu membagi  benda menjadi bentuk-bentuk  yang  lebih  kecil  dimana  masih mempunyai  sifat  yang  sama  seperti  benda
penyusunnya. Metode ini banyak digunakan untuk menyelesaikan permasalahan teknik dan problem matematis  dari  suatu  gejala  fisis.  Tipe  masalah teknis dan matematis fisis yang dapat diselesaikan dengan metode elemen hingga terbagi dalam dua kelompok,  yaitu  kelompok  analisa  struktur  dan kelompok  masalah-masalah  non  struktur.  Tipe tipe  permasalahan  struktur  meliputi  analisa tegangan (stress) , buckling ,  dan  getaran,  sedang permasalahan non struktur meliputi perpindahan panas dan massa, mekanika fluida, dan distribusi dari potensial listrik dan potensial magnet.
Metode elemen hingga merupakan cara yang sangat  baik  dalam  menentukan  tegangan  dan displasment  dalam  konstruksi  yang  sulit  di selesaikan dengan secara analitik. Pada metode ini konstruksi dibagi menjadi bagian yang terdiri dari elemen  kecil  yang  dihubungkan  satu  sama  lain pada  titik  ( node ).  Analisa  elemen  hingga dikembangkan dari metode matriks untuk analisa struktur dan ditunjang oleh komputer digital yang memungkinkan  diselesaikannya  sistem  dengan ratusan  persamaan  simultan.  Konsep  yang disederhanakan dapat dilihat pada di bawah ini.
Gambar 2. Elemen segi empat sederhana
Setiap node memiliki satu derajat kebebasan bila  bergeser  sejauh  U1  dan  U2.  Koefisien kekakuan  K  dihitung  dengan  program  komputer berdasarkan  sifat  elastis  bahan  geometri elemen hingga dengan bentuk matriksnya sebagai berikut:
{ 𝑝₁ 𝑝₂} = { 𝐾₁₁ 𝐾₂₁ 𝐾₁₂ 𝐾₂₂ } { 𝑈₁ 𝑈₂ } (4)
Dengan :
P = Gaya ( N ) K = Konstanta pegas U = Displacement ( m )
Secara  umum  penyelesaian  elemen  hingga menggunakan  ANSYS  dapat  dibagi  menjadi  tiga tahap, yaitu :
1. Preprocessing: pendefinisian masalah
Langkah  umum  dalam  preprocessing  terdiri dari :
a. Mendefinisikan
keypoint/lines/areas /volume.
b. Mendefinisikan  tipe  elemen  dan  bahan yang digunakan/sifat geometrik, dan
c. Mesh  lines/areas/volumes  sebagaimana dibutuhkan. Jumlah detil yang dibutuhkan akan  tergantung  pada  dimensi  daerah yang dianalisis, ie,1D, 2D, axisymetric dan 3D.
2. Solution:  assigning  loads,  constraints,  and solving Di sini, perlu menentukan beban (titik atau  tekanan), constraints (translasi  dan rotasi)  dan  kemudian  menyelesaikan  hasil persamaan yang telah diset.
3. Post  processing:  further  processing  and viewing  of  the  results Dalam  bagian  ini pengguna mungkin dapat melihat :
1. Daftar pergeseran nodal,
2. Gaya elemen dan momentum,
3. Plot deflection
4. Diagram  kontur  tegangan  ( stress )  atau Pemetaan suhu.
Gambar 3. Model Simulasi Ansys
Analisis yang dilakukan menggunakan sistem komputasi  dengan  metode  FEA  ( Finite  Element Analisys ).  Metode  ini  dapat  menyelesaikan masalah struktur kompleks pada mekanika benda padat  untuk  menghasilkan  solusi  berupa tegangan, regangan, defleksi hingga umur fatigue. Keunggulan dari metode FEA adalah penggunaan waktu dan biaya yang minimum, bahkan metode ini  dapat  digunakan  sebelum  prototype  yang sebenarnya  dengan  menggunakan  software autodesk inventor.
Metode  Elemen  Hingga  (MEH)  merupakan suatu  metode  numerik  yang  sudah  banyak digunakan untuk penyelesaian masalah engineering  ada  berbagai  bidang  seperti permasalahan  mekanika  benda  padat  untuk menentukan  tegangan,  mekanika  fluida  untuk mencari pola aliran, mencari distribusi temperature  pada  kasus  konduksi  panas,  serta masih  banyak  fenomena  lain  yang  dapat diselesaikan dengan MEH [13].

## 2. Metode Penelitian
Penelitian  ini  dilaksanakan  di  Laboratorium Desain  dan  Konstruksi  Jurusan  Teknik  Mesin Fakultas Teknik Universitas Halu Oleo Kendari.

## Alat yang digunakan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini ialah Software  Ansys versi  19.2.2018  dimana software ini akan memberikan informasi terkait yang terjadi pada  material  pengelasan  berupa  gambar kemudian  akan  diamati  nilai von  misess stress material yang ditampilkan oleh software.
Gambar 4. Contoh simulasi distorsi dengan

## Software Ansys

## Bahan Yang Digunakan
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian adalah material yang tersedia pada software ansys yaitu Baja AISI 4130 yang merupakan baja paduan rendah  yang  mengandung  kromium  dengan kandungan  karbon  0,30%.  Baja  AISI  4130 mempunyai  komposisi  kimia  (0,28-0,33)  %  C; (0,40-0,60) % Mn; 0,035 % P; 0,04 % S; (0,15-0,30) % Si;  (0,80-1,10)  %  Cr;  (0,15-0,25)  %  Mo  (ASTM Steel).  Adapun  spesifikasi  material  dan  standar yang digunakan dalam pembuatan spesimen yang akan  di  analisis  menggunakan Software  Ansys ialah standar AWS  seperti pada gambar dibawah ini.
Tabel 1. Spesifikasi baja AISI 4130 Property AISI 4130 Young moduluis (GPa) Density (g/cm 3 ) Thermal conductivity (W/mK) Liquidus temperature (K) Solidus temperature (K) 190 7,85 42,7 1733 1693 Gambar 5.  Bentuk spesimen kampuh V

## Prosedur Penelitian
Adapun prosedur penelitian yang dilakukan dalam proses analisis von mises stress pada pengelasan menggunakan Software Ansys sebagai berikut : 1) Membuka/menjalankan Software  Ansys yang terdapat pada komputer yang digunakan.
2) Memberikan  judul  analisis thermal yang tersedia pada Software Ansys.
3) Membuat geometri spesimen material pengelasan dengan kampuh V 30°, 45°, 60°
4) Memberikan properties material
5) Memberikan mesh
6) Menampilkan frame dalam  bentuk  sudah termeshing.
7) Memberikan heat input 1500°C
8) Menentukan titik tumpuan ( Fixed Support )
9) Memberikan kekuatan ( Force ) sebesar 47200 N 10) Melakukan  analisis  berupa  deskriptif  dari hasil yang ditampilkan oleh Software Ansys

## 3. Hasil dan pembahasan
Berdasarkan  hasil  simulasi  yang  dilakukan menggunakan metode elemen hingga didapatkan e quivalent von misses stress dan equivalent elastic strain seperti  yang  ditampilkan  pada  gambar  1 dan  4.3  dibawah  ini.  Pada  hasil  simulasi menunjukkan  besarnya equivalent  von  misses stress dan equivalent  elastic  strain pada  masing- masing  besar  sudut  kampuh  V  yang  dimodelkan menggunakan metode elemen hingga dalam hal di bantu  dengan software  ansys ,  dengan  tujuan untuk  mengetahui  besar equivalent  von  misses stress dan equivalent  elastic  strain yang  terjadi berdasarkan besar sudut kampuh dari hasil proses pengelasan pada material AISI 4130.
(a) (b)
(c)
Gambar 6. Equivalent Von Misses Stress Besar Sudut Kampuh V (a) 30°, (b) 45°, (c) 60°
Berdasarkan  simulasi  yang  dilakukan  seperti yang  tampak  gambar  hasil    simulasi  diatas menunjukkan  bahwa  spesimen  hasil  simulasi pengelasan dengan variasi besar sudut kampuh V 30°, 45°,  dan  60°  memiliki equivalent  von  misses stress yang berbeda - beda. Equivalent von misses stress terbesar terdapat pada besar sudut kampuh V  45°  yaitu  sebesar  1.7251x10 8 Pa  sedangkan equivalent  von  misses stress terendah  terdapat pada  besar  sudut  kampuh  V  60°  yaitu  sebesar 1.7162x10 8 Pa.  Sedangkan  besar  sudut  kampuh 30° equivalent  von  misses stress sebesar 1.7202x10 8 Pa.  Perbedaan equivalent  von  misses tersebut diakibatkan sudut yang kecil mengakibatkan  penembusan  saat  pengelasan tidak  sempurna,  sedangkan  semakin  besar sudut kampuh  maka  semakin  besar  pula Heat  Affected Zone tetapi  tegangan  yang  ditimbulkan  tidak meningkat  maupun  menurun  secara  kontinu. Sehingga  penggunaan  sudut  kampuh  45° menimbulkan equivalent  von  misses  stress yang sangat  baik  dibandingkan equivalent  von  misses stress dengan  besar sudut  kampuh 30°  dan 60°. Besarnya  sudut  kampuh  V  digunakan  terhadap temperatur yang terdistribusi pada material tidak secara signifikan mempengaruhi besarnya equivalent  von  misses  stress yang  dihasilkan, tetapi temperatur yang terdistribusi harus secara ideal  agar  membentuk  struktur  yang  baik  pada
material sambungan untuk menghasilkan equivalent  von  misses  stress yang  baik  pula, begitupun  sebaliknya  jika  temperatur  yang terdistribusi  pada  sudut  kampuh  V  tidak  ideal maka  struktur  yang  terbentuk  tidak  akan  tepat sehingga mengakibatkan besarnya equivalent von misses stress yang dihasilkan akan tidak baik atau rendah seperti yang dapat dilihat pada gambar 4.1 diatas.
Dengan penjelasan hasil nilai simulasi diatas dapat  dilihat  nilai  maksimum  pada  tabel  sebagai berikut:
Tabel 2. Equivalent Von Misses Stress Kampuh V 30° Kampuh V 45° Kampuh V 60° Nilai Max 1,7202x10 8 1,7251x10 8 1,7162x10 8

## Hasil Equivalent Elastic Strain
Hasil pemodelan atau simulasi yang dilakukan menghasilkan nilai Equivalent Elastic Strain yang berbeda-beda pada tiap-tiap besar sudut kampuh pengelasan  yang  di  modelkan.  Adapun  besarnya Equivalent  Elastic  Strain pada  tiap-tiap  besar sudut  kampuh  dapat  dilihat  pada  gambar  hasil simulasi di bawah ini.
(a) (b) (c)
Gambar 7. Equivalent Elastic Strain dengan Besar Sudut Kampuh V (a) 30°, (b) 45° dan 60°
Berdasarkan  hasil  simulasi  yang  dilakukan pada  software  di  dapatkan  untuk Equivalent Elastic  Strain pada  masing-masing  besar  sudut kampuh  V.  Dari  hasil  simulasi  menunjukkan
Equivalent  Elastic  Strain terbesar  terdapat  pada besar sudut kampuh 30 ° yaitu sebesar 0.00129 m atau  1.29  mm  sedangkan  nilai strain terendah terdapat  pada  besar  sudut  kampuh  45°  sebesar 0.0011564  m  atau  sekitar  1,15  mm. Equivalent Elastic Strain maksimum terjadi pada lokasi yang bertanda  warna  merah  pada  hasil  simulasi,  yang secara  umum  terjadi  pada  daerah  lasan. Equivalent Elastic Strain maksimum menunjukkan bahwa  pada  posisi  tersebut  pelat  mengalami regangan  maksimum  atau  mengalami  penipisan pengurangan  ketebalan  yang  lebih  besar. Kemungkinan  terjadinya  retak  biasanya  diawali dari daerah yang mengalami regangan maksimum tersebut.  Sebaliknya  pelat  juga  akan  mengalami regangan minimum dan kebanyakan terjadi pada bagian  atas  maupun  bawah  material  yang mengalami  tarikan  pada  bagian  ujung  spesimen. Pada  bagian  ini  memang  spesimen  mengalami regangan  paling  kecil  atau  karena  sebagian spesimen tidak mengalami penarikan.
Dengan penjelasan hasil simulasi diatas dapat dilihat maksimum pada tabel sebagai berikut :
Tabel 3. Equivalent elastic Strain
Kampuh V 30° Kampuh V 45° Kampuh V 60° Nilai Max    0,00129 0,0011564  0,0012045

## 4. Kesimpulan
Adapun  kesimpulan yang dapat  diambil  dari hasil  penelitian  ini  yaitu equivalent  Von  misess Stress terbesar  yaitu  kampuh  V  45  sebesar 1.7251x10 8 Pa  dan Equivalent  von  misess  stress terendah  pada  kampuh  V  60  yang  sudut kampuhnya  semakin  besar  tetapi  tegangan  yang ditimbulkan  tidak  meningkat  hanya  sebesar 1.7162x10 8 Pa. Dan pada kampuh 30  yang sudut kampuh  semakin  kecil  tetapi    tegangan  yang ditimbulkan  tidak  maksimal  hanya  sebesar 1.7202x10 8 Pa. Equivalent  Elastic  Strain terbesar adalah  kampuh  V  30  yaitu  sebesar  0,00129  m atau  1,29  mm    dan Equivalent  Elastic  Strain terendah  terdapat  pada  kampuh  45  yang regangan maksimum berpusat pada daerah lasan.

## 5. Saran
Adapun  saran  yang  dapat  diberikan  dari penelitian adalah sebagai berikut :
1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan yang fokus terhadap  besar  sudut  kampuh  V  30°  dan  60° membandingkan  besarnya equivalent  von misses stress dengan 45°.
2. Perlu dilakukan pengukuran langsung terhadap equivalent  elastic  strain yang  dihasilkan  pada masing-masing besar sudut kampuh V 30°,45° dan 60° agar mengetahui perbandingan antara pengukuran  langsung  dengan  menggunakan software .

## Daftar Pustaka
[1] H.  Hamdani,  “Pengaruh  Masukan  Panas Proses  Pengelasan  terhadap  Sifat  Mekanik Baja  AISI  1045  suatu  Kajian  Analitis  dan Analisa Numerik,” Jurnal Polimesin, , vol. 17 (1), pp. 1-8., 2079.
[2] F. A. Wandono, “Pemodelan Metode Elemen Hingga  Untuk  Menentukan  Tegangan  Von Mises  Pada  As  Roda  LSU- 05,”  dalam In Prosiding  SIPTEKGAN  XXI-2017  Seminar Nasional Iptek Penerbangan & Antariksa XXI Tahun 2017 (pp. 222-231). , Pusat Teknologi Penerbangan., 2017.
[3] A. H. Saputro dan T. Hidayat, “Analisa Poros Alat Uji Keausan Untuk Sistem Kontak Two- Disc Dengan Menggunakan Metode Elemen Hingga.  ,,” Simetris:  Jurnal  Teknik  Mesin, Elektro  dan  Ilmu  Komputer, vol.  8  (1),  pp. 283-290, 2017.
[4]   M.  Antartika,  B.  A.  M.  Budianto  dan  K. Suastika,  “The  Perbandingan  Hasil  Analisis Metode  Elemen  Hingga  Berbasis  Software Dengan  Simple  Supported Calculation Pada Kapal 50 Pax Crane Barge,” 2020.
[5]   H.  J.  D.  Abbas  dan  M.  M.  R.  R.  Jahuddin, “Penerapan  Metode  Elemen  Hingga  Untuk Desain  Dan  Analisis  Pembebanan  Rangka Chassis Mobil Model Tubular Space Frame.,” ILTEK:  Jurnal  Teknologi, vol.  15  (2),  pp.  96- 102, 2020.
[6]   H. Wiryosumarto dan T. Okumura, Teknologi Pengelsan  Logam.,  Jakarta.:  Cetakan  Ke  8. Pradnya Paramita, 2000.
[7]   G.  Bintoro,  Dasar-Dasar  Pekerjaan  Las Kanisius,  Yogyakarta  Japanese  Standards Association.(1993). : Method of Tensile Test for  Metalic  Materials  JIS  2201.Japanese Industrial Standards, 2000.
[8]   Arifin,  Las  Listrik  dan  Otogen,  Ghalia Indonesia, Jakarta, 1997.
[9]   J.  Santoso,  Pengaruh  arus  pengelasan terhadap  kekuatan  tarik  dan  ketangguhan las  SMAW  dengan  elektroda  E7018, Universitas Negeri Semarang, 2006.
[10] I.  Muku  dan  D.  M.  Krishna,  “  Kekuatan Sambungan Las Aluminium Seri 1100 dengan Variasi  Kuat  Arus  Listrik  Pada  Proses  Las
Metal Inert Gas (MIG).,” Jurnal Ilmiah Teknik
Mesin CakraM, vol. 3(1), pp. 11-17, 2009.
[11]  H.  E.  Davis,  The  Testing  of  Engineering Materials,  Mc  Graw  Hill  Inc.,  Auckland  , 1982.
[12] D. J. Gaul dan D. J. Duquette, “The effect of fretting  and  environment  on  fatigue  crack initiation  and  early  propagation  in  a quenched  and  tempered  4130  Steel,” Metallurgical  Transactions  A, vol.  11(9),
1980.
[13]  H. Isworo dan P. R. Ansyah, Metode elemen hingga,  Samarinda:  Universitas  Lambung Mangkurat., 2018.