## STRESS ANALYSIS

## PADA STAND SHOCK ABSORBERS SEPEDA MOTOR DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE INVENTOR 2015

## Asroni
Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Metro Lampung Jl.Ki Hajar Dewantara No.166 Kota Metro Lampung 34111, Indonesia E-mail : asroni14@yahoo.com

## Abstrak
Dudukan Peredam Kejut ( Stand Shock Absorbers ) pada sepeda motor ada dua bagian atas dan bawah. Stand Shock Absorbers pada bagian atas terdapat batang poros berguna untuk menyatukan Shock Absorbers dengan rangka. Sementara  yang  di  atas  untuk  memperkuat  garpu  agar  tetap  pada  posisinya  saat  bekerja  meredam  getaran[1]. Pemodelan Stand  Shock  Absorbers menggunakan  Metode  Elemen  Hingga  dengan  pembebanan  sebesar  1000  N, 63.135 N ke arah vektor X dan 998.005 N ke arah vektor Y. material yang digunakan Besi Tuang dengan Massa Jenis 7.15 g/cm 3 , Massa 0.0408248 kg, Luas Area 5182.95 mm 2 dan Volume 5709.76 mm 3 . Analisis tegangan menggunakan Software berbasis elemen hingga Inventor 2015. Hasil simulasi dapat ditarik kesimpulan bahwa  Tegangan ( Stress) yang  terbesar  ( Maksimum  Stress )  terjadi  ke  arah  vektor  ZZ  dengan  nilai  40.3231  MPa,  Regangan  ( Strain) yang terbesar ( Maksimum Strain ) terjadi ke arah vektor ZZ dengan nilai 0.000313922 ul dan Perpindahan ( Displacement ) yang terbesar terjadi ke arah vektor Z dengan nilai 0.0195378 mm.
Kata Kunci : Stress Analysis, Stand Shock Absorbers, Peredam Kejut, Tegangan.

## PENDAHULUAN
Suspensi berfungsi meredam getaran akibat jalan yang bergelombang, menjaga keseimbangan  saat  pengereman,  dan  menjaga keseimbangan saat menikung, sehingga pengendara  merasa  nyaman.  Sepeda  motor memiliki dua buah suspensi, yaitu suspensi depan dan  belakang.  Suspensi  depan  digunakan  untuk meredam  getaran  yang  ditimbulkan  oleh  roda depan  dan  pengereman  roda  depan.  Penyusun peredam getaran pada suspensi depan, yaitu per, oli,  dan  tekanan  angin  dalam  tabung  suspensi. Tipe  teleskop  merupakan  tipe  suspensi  depan yang digunakan pada sepeda motor modern masa kini. Suspensi belakang untuk meredam getaran osilasi  yang  dihasilkan  oleh  lengan  ayun  akibat getaran roda belakang. Suspensi belakang dapat diatur  kekerasannya  sesuai  dengan  beban  yang dibawa oleh kendaraan[2].
Pembebanan  pada  sebuah  komponen  dapat dibagi  dalam  beberapa  model  pembebanan seperti pembebanan aksial, pembebanan dengan momen tekuk ( bending moment ), dan pembebanan dengan torsi. Model-model pembebanan ini pada suatu komponen, mempunyai  pengaruh  yang  besar  dalam  desain suatu  komponen[3].  Tegangan  dan  Regangan adalah  konsep  yang  penting  dalam  peninjauan baik  kekuatan  maupun  kekakuan.  Keduanya
merupakan  konsekuensi  yang  tidak  dapat dipisahkan dari bekerjanya suatu beban terhadap suatu  bahan  struktur.  Tegangan  dapat  dianggap sebagai  sebuah  energi  yang  menahan  beban; Regangan adalah ukuran deformasi yang terjadi sebagai  akibat  tegangan.  Dalam  suatu  elemen struktur,  tegangan  adalah  gaya  dalam  dibagi dengan luas penampang di mana gaya itu bekerja. Oleh karena itu, Tegangan dianggap sebagai efek bertumpuk dari tegangan.
Kekuatan  bahan  dapat  diukur  dengan tegangan  maksimum  yang  dapat  ditahannya- kekuatan  ini  disebut  juga  tegangan  runtuh (gagal).  Kekuatan  dari  suatu  elemen  struktur diukur  dari  gaya  dalam  maksimum  yang  dapat ditahannya.  Hal  ini  tergantung  pada  kekuatan bahan  penyusunnya  dan  ukuran  serta  bentuk penampangnya.  Kekuatan  puncak  dari  elemen dicapai  ketika  tegangan  melebihi  tegangan runtuh dari bahan[4].
Autodesk Inventor memberikan alat simulasi terbaik  terintegrasi  di  industri.  digunakan  untuk perhitungan;  stres,  defleksi,  dan  simulasi  gerak yang memungkinkan ahli mesin untuk mengoptimalkan  dan  memvalidasi prototype digital sebelum  produk  dibuat.  Simulasi dilakukan berdasarkan kendala di dunia nyata[5].
Dari  latar  belakang  inilah  perlu  dilakukan penelitian  mengenai  tegangan,  regangan  dan
perpindahan  maksimum  dan  minimum  dudukan peredam  kejut  ( Stand  Shock  Absorbers dengan menggunakan Sotfware Inventor 2015.

## METODE PENELITIAN
Metode  penelitian  yang  digunakan  adalah eksperimental semu (simulasi dengan komputer), material  yang  digunakan  adalah  Besi  Tuang ( Iron,  Cast )  dengan  material  properties  yang dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 1 . Material Name Iron, Cast
General Mass Density 7.15 g/cm 3 Yield Strength 758 MPa Ultimate Tensile Strength 884 MPa Stress Young's Modulus 120.5 GPa Poisson's Ratio 0.3 ul Shear Modulus 46.3462 GPa Tabel 2 . Phytsical Material Iron, Cast Density 7.15 g/cm 3 Mass 0.0408248 kg Area 5182.95 mm 2 Volume 5709.76 mm 3 Center of Gravity x = 0.000000000165706 mm y = -9.52699 mm z = 0 mm
Pemodelan Elemen Hingga
Untuk pemodelan spesimen dudukan peredam  kejut  ( Stand  Sock  Absorbers )  dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3 . Mesh Settings
Avg. Element Size (fraction of model diameter) 0.1 Min. Element Size (fraction of avg. size) 0.2 Grading Factor 1.5 Max. Turn Angle 60 deg Create Curved Mesh Elements Yes
Gaya yang diberikan searah vektor Y sesuai dengan  arah  pembebanan. Input gaya  sebesar 1000 N.
Tabel 4 . Gaya ( Force ) Load Type Force Magnitude 1000 N Vector X 63.135 N Vector Y 998.005 N Vector Z 0 N
Gambar 1 . Selected Face of Force Titik  pegangan  ( Fixed  Constrain )  adalah tempat  barang  dikunci  dudukannya  sehingga tidak  bisa  bergerak  ke  mana–mana,  titik pegangan Stand Shock Absorbers adalah bagian bawah  yang  berhubung  dengan  Lengan  Ayun yang ditunjukkan warna Light Cyan.
Gambar 2 . Selected Face of Fixed Constrain

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Dengan feature  Generate  Report yang disediakan,  maka  didapat  rangkuman  nilai  hasil simulasi berupa tabel dan gambar.
Tabel 6. Result Summary Name Minimum Maximum Volume 5709.76 mm 3 Mass 0.0408248 kg Von Mises Stress 0.0906865 MPa 47.4662 MPa 1st Principal Stress -20.694 MPa 43.2816 MPa 3rd Principal Stress -61.9779 MPa 4.68979 MPa Displacement 0 mm 0.0201715 mm Safety Factor 15 ul 15 ul Stress XX -24.708 MPa 14.5498 MPa Stress XY -12.1666 MPa 11.2745 MPa Stress XZ -5.872 MPa 5.90562 MPa Stress YY -41.4373 MPa 10.1642 MPa Stress YZ -20.7401 MPa 20.8259 MPa Stress ZZ -41.7694 MPa 40.3231 MPa X Displacement -0.000174233 mm 0.00131893 mm Y Displacement -0.0000331628 mm  0.00507631 mm Z Displacement -0.0195547 mm 0.0195378 mm Equivalent Strain 0.000000653046 ul  0.000353794 ul 1st Principal Strain 0.0000000150151 ul  0.000322389 ul 3rd Principal Strain -0.000406277 ul -0.000000325144 ul Strain XX -0.000112562 ul 0.000109172 ul Strain XY -0.000131258 ul 0.000121633 ul Strain XZ -0.0000633494 ul 0.000063712 ul Strain YY -0.000180482 ul 0.0000780718 ul Strain YZ -0.000223752 ul 0.000224678 ul Strain ZZ -0.000302878 ul 0.000313922 ul
Material  dikatakan  mulai  luluh  ketika tegangan Von  Mises mencapai  nilai  kritis  yang diketahui sebagai Yield Strength [6,7]. Maximum Principal  Stress yang  menunjukkan  secara spesifik bagian yang paling tegang, warna merah merupakan  bagian  yang  paling  tegang[8]. Minimum  Principal  Stress yang  menunjukkan secara spesifik bagian yang paling rileks , warna kuning merupakan bagian yang paling rileks [9]. Safety  Factor yang  menunjukkan  bagian  yang aman  ketika  diberi  gaya,  bagian  yang  paling aman adalah bagian yang berwarna Biru Tua[10]. Safety factor ( Fd atau Sf harus bernilai di atas 1). Tabel  5 . Reaction  Force  and  Moment  on Constraints
Constraint Name Reaction Force Reaction Moment Magnitude Component (X,Y,Z) Magnitude Component (X,Y,Z) Fixed Constraint:1 1000 N -63.1348 N 1.514 N m 0 Nm -998.005 N 0 Nm 0 N -1.514 Nm
Gambar 3 . Von Mises Stress
Gambar 4 . 1 st Principal Stress
Gambar 5 . 3 rd Principal Stress
Gambar 6 . Displacement
Gambar 7 . Safety Factor
Gambar 8. Equivalent Strain
Gambar 9 . 1 st Principal Strain
Gambar 10 . 3 rd Principal Stress
Gambar 11 . Laju Konvergensi Tegangan Luluh
Gambar 12. Laju Konvergensi Tegangan
Maksimum
Gambar 13. Laju Konvergensi Tegangan Minimum
Gambar 14 . Laju Konvergensi Perpindahan Laju  konvergensi  tegangan  adalah  laju dimana  pada  saat  terjadi  tegangan  arah tegangannya  menyebabkan  slip  atau  deformasi yang  belum  searah,  apabila  diterapkan  pada durasi  waktu  tertentu  maka  perlahan-lahan  arah pengaruh gaya tegangan akan searah pada bidang deformasi atau slip. Semakin cepat searah, maka laju konvergensinya juga semakin besar[11].

## KESIMPULAN
Dari  hasil  simulasi  yang  telah  dilakukan, tegangan  ( Stress) yang  terbesar  ( Maksimum Stress )  terjadi  ke  arah  vektor  ZZ  dengan  nilai 40.3231 MPa. Sedangkan tegangan ( Stress) yang terkecil ( Minimum Stress ) terjadi ke arah vektor ZZ dengan nilai -41.7694 MPa. Regangan ( Strain) yang terbesar
( Maksimum  Strain )  terjadi  ke  arah  vektor  ZZ dengan  nilai  0.000313922  ul.  Sedangkan Regangan  ( Strain) yang  terkecil  ( Minimum Strain ) terjadi  ke  arah  vektor  ZZ  dengan  nilai  - 0.000302878 ul.
Perpindahan  ( Displacement )  yang  terbesar terjadi ke arah vektor Z dengan nilai 0.0195378 mm.  Sedangkan    Perpindahan  ( Displacement ) yang terkecil terjadi ke arah vektor Z dengan nilai -0.0195547 mm.
DAFTAR PUSTAKA
1. Setiawan,  Acip.  2007. Sohor  Jadi  Modfikasi
Motor. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. 2. Suwarto. Toto. 2008. Mencari dan Memperbaiki Kerusakan Sepeda Motor 4 tak Kawan Pustaka. Jakarta.
3. Ashby, Michael F. 2005. Materials Selection In Mechanical Design 3th Edition. Pergamon Press.
4. Macdonald.  Angus  J.  2002. Struktur  dan Arsitektur Edisi Kedua. Erlangga. Jakarta.
5. Autodesk. 2010. Learning Autodesk Inventor  2010. Autodesk,  Inc.  San  Rafael. USA
6. Liu,  G.R.  and  Quek  S.S.  2003.  Finite Element Method:A Practical Course. Butterworth-Heinemann. Jordan Hill.
7. Huke, Baker. 1999. ASM Specialty
Handbook:  Magnesium  and  Magnesium
Alloys .  ASM  International.  Handbook Committee.
8. Punmia.  Dr.  B.C.  2002. Mechanics  of Materials. Firewall  Media.  An  Imprint  of
Laxmi Publications Pvt. Ltd.
9. Gere, James. 2011. Mechanics of
Materials, Brief Edition. Cengage Learning. USA.
10. Rao. D.S. 2002. Introduction to Strength of Materials . Universities Press. India.
11. Ding,  Jiu.  2010. Statistical  Properties  of Deterministic  Systems. Springer  Science  &
Business Media. Beijing.