BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA. Berikut adalah data data awal dari Upper Hinge Pass yang menjadi dasar dalam

Transkripsi

1 BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 4.1. Data Data Awal Analisa Tegangan Berikut adalah data data awal dari Upper Hinge Pass yang menjadi dasar dalam analisa tegangan ini, baik perhitungan analisa tegangan secara manual maupun untuk data masukan software solidworks, sebagai berikut : Kode dan standard : JIS 3131 Yield Strength : 287 N/mm 2 Material Upper Hinge pass : Besi Plat Hitam (Base Plate) SPHC Modulus elastisitas : 2.1 x N/mm 2 31

2 4.2. Perhitungan Safety Factor Upper Hinge Pass Pada perhitungan ini akan menggunakan rumus safety factor kombinasi dimana sebelumnya sudah dibahas pada BAB II halaman 8 12 yaitu menurut Thumb, factor keamanan dapat dengan cepat diperkirakan dengan menggunakan variasi lima ukuran sebagai berikut : Sf = Sf material x Sf tegangan x Sf geometri x Sf analisa kegagalan x Sf keandalan Hanya saja pada perhitungan kali ini safety factor material kita abaikan karena bahan material dari upper hinge pass tidak diganti atau dirubah hal ini sudah sesuai dengan standart dari Toshiba Jepang dan tidak bisa digugat, dan perhitungan SF yang digunakan hanyalah SFtegangan, SFgeometri, SFanalisa kegagalan, SFkeandalan. berikut perhitunganya : Faktor keamanan untuk mengantisipasi tegangan akibat beban diambil sebesar : Sf tegangan : = 1,3 SF tegangan diambil nilai 1,3 karena perkiraan kontibusi akibat beban gaya normal dibatasi pada keadaan tertentu dengan peningkatan 20% - 50 %, dan metode tegangan mungkin menghasilkan kesalahan dibawah 50% Faktor keamanan untuk mengantisipasi efek modifikasi konstruksi profil diambil sebesar : Sf geometri : = 1,0 Sf geometri diambil nilai : 1,0 karena perkiraan kontribusi untuk toleransi hasil produksi tinggi dan terjamin. 32

3 Faktor keamanan untuk mengantisipasi efek penyimpangan metode analisis diambil sebesar : SF analisa kegagalan = 1,5 SF analisa kegagalan diambil nilai : 1,5 karena perkiraan untuk analisa kegagalan adalah statis atau tidak mengalami perubahan seperti kerusakan pada umumnya atau tegangan rata rata multi aksial. Faktor keamanan untuk meningkatkan keandalan pemakaian, diambil sebesar SFkehandalan = 1,6 SF kehandalan diambil nilai : 1,6 karena perkiraan kontribusi untuk kehandalan pada Part Upper Hinge Pass diharuskan tinggi, lebih dari 99% mengantisipasi agar kontruksi part tidak mengalami kerusakan pada saat digunakan oleh konsumen. Besarnya nilai kombinasi dari beberapa faktor keamanan dapat di hitung dengan Rumus : SF = SFtegangan x SFgeometri x SFanalisa kegagalan x SFkeandalan = 1,3 x 1,0 x 1,5 x 1,6 = 3,12 kekuatan luluh bahan { Yield Strength ( YS ) } : 287 N/mm 2 33

4 Perhitungan Sfkombinasi dengan kekuatan luluh bahan σ = SFkombinasi s =, = 91,98 N/mm 2 Dapat dilihat diatas Nilai hasil perhitungan dengan menggunakan Safety Factor kombinasi ialah : 91,98 N/mm 2 nilai ini masih berada dibawah nilai kekuatan luluh bahan yaitu : 287 N/mm 2. Maka dalam hal ini part upper hinge pass di anggap aman dari sisi SFkombinasi Hasil Simulasi SolidWorks Part Upper Hinge Pass permukaan dari upper hinge pass sebelum diberi profile. Gambar 4.1. Upper Hinge Pass Sebelum diberi Profile 34

5 Gambar diatas merupakan gambar dari part Upper Hinge Passs sebelum diberikan profile ( penguat struktur tambahan). Tanda panah pada gambar diatas menunjukan dimana profile tersebut belum diberikan pada permukaan part Upper Hinge Pass Pemberian Geometri Tetap ( Fix ) Upper Hinge Pass Gambar 4.2. Pemberian Geometri Tetap Upper Hinge Pass Entitas : 24 tepi 8 permukaan Tipe : Geometri Tetap Gambar diatas menunjukan permukaan dari part Upper Hinge Pass yang tidak mengalami pergerakan, yang sebelumnya harus di setting dengan pengujian type geometri 35

6 tetap sebagaimana yang nantinya pada saat dilakukan simulasi bagian tersebut tetap diam atau tidak bergerak ditunjukan dengan panah yang ada pada gambar, terdapat 24 tepi dan 8 permukaan bagian dari part Upper Hinge Pass yang di setting fix type geometri tetap saat dilakukan simulasi dengan software solidwork Pemberian Beban Dengan Gaya Normal Gambar 4.3. pemberian beban Upper Hinge passs Entitas : 4 permukaan Tipe : pemberian beban dengan gaya lenturan normal (tegak lurus axis) Nilai : 245 N ( 25 kg ) 36

7 Gambar diatas menunjukan pemberian beban terhadap Upper Hinge Pass pada saat proses simulasi, sebagai mana yang ditunjukkan oleh anak panah yang berwarna biru yaitu letak pemberian beban dengan menggunakan pembebanan gaya lenturan normal. Besarnya nilai pemberian beban maksimum sebesar 245 N ( 25 kg ), mengacu pada berat dari pintu beserta tekanan pada saat prosess assembling yang diasumsikan sebesar 245 N ( 25 kg ). Dalam proses pembebanan tersebut ada beberapa asumsi yang ditetapkan oleh program Solidworks, keterangan lebih lengkapnya dapat dilihat pada gambar dibawah. Berikut adalah hasil simulasi yang diperoleh dari Solidwork von mises (Nm^2 ) yield strength : 287 N/mm 2 Gambar 4.4. Uji Simulasi Yield Strength Load Stress 37

8 Hasil gambar simulasi diatas menjelaskan data uji simulasi yield strength pada part Upprer Hinge Pass yang belum diberi profil, dinilai maksimum Von Mises : 345 N/mm 2. Akibatnya, tegangan pembebanan melewati batas standar nilai luluh dari kekuatan material alloy adalah : 287 N/mmm 2,menyebabkan Upper Hinge Pass mengalami bending/melenting keatas dan tidak bisa kembali ketitik semula ( bengkok permanen ). Simulasi diatas dilakukan dengan tipe beban tegangan statis sentral, hal ini dapat dilihat pada Gambar 4.4. Terlihat dari perbedaan warna pada part dari hasil simulasi dengan spesifikasi, warna merah menandakan nilai batas maksimum yang terkena tegangan sangat tinggi dan sudah melewati batas elastisitas kekuatan bahan. Warna kuning menandakan material tersebut mendekati titik luluh, warna hijau material masih dalam batas elastis, sedangkan warna biru menandakan material masih dibatas aman Hasil Simulasi Upper Hinge Pass Dengan Profile 1 permukaan yang diberi profile 1 Gambar 4.5. Upper Hinge Pass Dengan Profile 1 38

9 Gambar diatas merupakan gambar dari part Upprer Hinge Pass dengan profile ( penguat material ) tanda panah pada gambar diatas menunjukan dimana profile telah diberikan pada permukaan part Upper Hinge Pass Pemberian Geometri Tetap ( Fix ). Upper Hinge Pass profil 1 Gambar Pemberian Geometri Tetap Upper Hinge Pass Profil 1 Entitas : 24 tepi 8 permukaan Tipe : geometri tetap Gambar diatas menunjukan permukaan dari part Upper Hinge Pass yang tidak mengalami pergerakan, yang sebelumnya harus di setting dengan pengujian type geometri tetap sebagaimana yang nantinya pada saat dilakukan simulasi bagian tersebut tetap diam atau tidak bergerak ditunjukan dengan panah yang ada pada gambar, terdapat 24 tepi dan 8 39

10 permukaan bagian dari part Upper Hinge Pass yang di setting fix type geometri tetap saat dilakukan simulasi dengan software solidwork Pemberian Beban Dengan Gaya Normal Upper Hinge Pass Profil 1 Gambar 4.7. pemberian beban Dengan Diberi Profil 1 Entitas : 3 permukaan Tipe : pemberian beban dengan gaya normal Nilai : 245 N ( 25 kg ) Gambar diatas menjelaskan keadaan pemberian beban terhadap Upper Hinge Pass pada saat proses simulasi. Terlihat seperti yang ditunjukan dengan anak panah yang berwarna biru yaitu letak pemberian beban dengan menggunakan pembebanan gaya normal. Dengan nilai pemberian beban lentur maksimum sebesar 245 N ( 25 kg ). Hal ini mengacu pada 40

11 berat dari pintu dan tekanan pada saat proses assembling yang diasumsikan sebesar 245 N ( 25 kg ). Dalam proses pembebanan tersebut ada beberapa asumsi yang ditetapkan oleh program Solidworks, keterangann lebih lengkapnya dapat dilihat pada gambar dibawah. Berikut adalah hasil simulasi yang diperoleh dari Solidworks. von mises (Nm^2 ) yield strength : 287 N/mm 2 Gambar 4.8. Uji Simulasi Yield Strength Dengan Profil 1 Gambar diatas menunjukan uji simulasi yield strenght dengan menggunakan profil yang pertama. Simulasi ini berfokus untuk mengukur berapa besar peningkatan kekuatan struktur profil yang sudah dicobakan pada komponen tersebut berikut spesifikasi dari profil yang pertama : 41

12 Tabel 4.1. Spesifikasi Ukuran Profil 1 NO Panjang profil Diameter profil Kedalaman profil 1 15mm 3mm 2mm 2 15mm 3mm 2mm 3 15mm 3mm 2mm Dari gambar 4.8. telihat hasilnya menyebabkan efek peningkatan pada kekuatan struktur konstruksi, sehingga Von mises yang terjadi akibat pembebanan, turun menjadi : 325 N/mm 2. Pada simulasi sebelumnya, Upper Hinge Pass yang belum diberi profil mendapatkan nilai : 345 N/mm 2. Walaupun sudah dimodifikasi dengan pemberian profil, namun hal ini masih belum mampu meningkatkan kekuatan struktur konstruksi dari part tersebut pada nilai yang dikehendaki, yakni dibawah nilai yield strength : 287 N/mm 2, namun paling tidak hal ini dapat membuat material lebih kuat 20 N/mm 2 dari sebelumnya. 42

13 Hasil Simulasi Upper Hinge Pass Dengan Profile 2 permukaan yang diberi profile 2 Gambar 4.9. Upper Hinge Pass Dengan Profile 2 Gambar diatas merupakan gambar dari part Upprer Hinge Pass dengan profile yang ke 2. Tanda panah pada gambar diatas menunjukan dimana 3 buah profile telah diberikan pada permukaan part Upper Hinge Pass. 43

14 4.5.1 Pemberian Geometri Tetap ( Fix ). Upper Hinge Pass profil 2 Gambar Permukaan Upper Hinge Pass profil 2 Entitas : 24 tepi 8 permukaan Tipe : geometri tetap Gambar diatas menunjukan permukaan dari part Upper Hinge Pass yang tidak mengalami pergerakan, yang sebelumnya harus di setting dengan pengujian type geometri tetap sebagaimana yang nantinya pada saat dilakukan simulasi bagian tersebut tetap diam atau tidak bergerak ditunjukan dengan panah yang ada pada gambar, terdapat 24 tepi dan 8 permukaan bagian dari part Upper Hinge Pass yang di setting fix type geometri tetap saat dilakukan simulasi dengan software solidwork. 44

15 4.5.2 Pemberian Beban Dengan Gaya Normal Upper Hinge Pass Profil 2 Gambar pemberian beban 1 Dengan Diberi Profil 2 Entitas : 5 permukaan Tipe : pemberian beban dengan gaya normal Nilai : 245 N ( 25 kg ) Gambar diatas menunjukan pemberian beban pada Upper Hinge Pass pada saat proses simulasi, dapat dilihat dimana ditunjukan dengan anak panah yang berwarna biru yaitu letak pemberian beban yang pertama dengan menggunakan pembebanann gaya normal. Dengan nilai pemberian beban maksimum sebesar 245 N ( 25 kg ). mengacu pada berat dari pintu beserta tekanan pada saat proses assembling yang diasumsikan sebesar 245 N ( 25 kg ). 45

16 Gambar pemberian beban 2 Dengan Diberi Profil 2 Entitas : 80 permukaan Tipe : pemberian beban dengan gaya normal Nilai : 245 N ( 25 kg ) Pemberian beban padaa Upper Hinge Pass, pemberian beban yang kedua dengan menggunakan pembebanan gaya normal dengan nilai pemberian beban maksimum sebesar 245 N ( 25 kg ) dan 80 permukaan hal ini mengacu pada jenis profile yang diberikan karena semakin besar permukaan profil yang diberikan semakin banyak permukaan yang akan mendapatkan efek uji pembebanan. 46

17 Dalam proses pembebanan tersebut ada beberapa asumsi yang ditetapkan oleh program Solidworks, keterangann lebih lengkapnya dapat dilihat pada gambar dibawah. Berikut adalah hasil simulasi yang diperoleh dari Solidworks. von mises (Nm^2 ) yield strength : 287 N/ mm 2 Gambar Uji Simulasi Yield Strenght Dengan Profil 2 Hasil dari simulasi uji Yield Strength yang dilakukan pada upper hinge pass dengan profil yang kedua, cukup mengalami peningkatan kekuatan struktur yang signifikan dibandingkan dari kekuatan struktur profile yang pertama. Hal ini dikarenakan profile 2 ini mempunyai panjang yang berbeda dari sebelumnya, yaitu nilai Von Mises : 187 N/mm 2 hal ini dinyatakan berhasil karena masih dibawah nilai kekuatan maksimum yaitu : 287 N/mm 2. Dan hal ini dapat membuat material lebih kuat 138 N/mm 2 dari sebelumnya yaitu : 325 N/mm 2. 47

18 Tabel 4.2. Spesifikasi Ukuran Profil 2 NO Panjang profile Diameter profil Kedalaman profil 1 36,5mm 3mm 2mm 2 23,7mm 3mm 2mm 3 16mm 3mm 2mm 4.6. Perhitungan Kekuatan Struktur Profil Upper Hinge Pass Perhitungan kekuatan struktur profil upper hinge diambil dari persamaan umum hubangan antara momen dan tegangan, seperti yang dijelaskan pada buku kurmi halaman 128 sebagai berikut : Dari data material yang diperoleh, dapat dihitung tegangan yang terjadi pada bagian Upper Hinge dengan menggunakan rumus persamaan : Tegangan ( ) M c I dengan = tegangan normal (Mpa) M = momen Lentur (Nmm) c = jarak dari pusat massa pada sumbu y (mm) I = inersia benda (mm 4 ) 48

19 Momen Lentur ( M L ) M L = F X L ( N.mm ) dengan : F = Gayaa Dorong Pintu Yang Timbul Pada Saat Proses Assembling L = Panjang Upper Hinge pass Bentuk pembebanan yang digunakan untuk menghitung tegangan maksimum diasumsikan sebagai beban pada batang cantilever dengan besaran tetap dan posisi terpusat. Asumsi ini telah didiskusikan dengan dosen pembimbing untuk mengetahui tegangan maksimum, jika batang dengan beban tepusat dan ujung terikat masih memiliki tegangan di bawah kekuatan luluh material. Dengan asumsi seperti ini tegangan yang terjadi akan maksimumm dan dapat diketahui lendutannya, apakah masih berada pada batas yang diperbolehkan atau tidak. Daerah pembebanan dikonsentrasikan pada Upper Hinge Pass dan perhitungan bebannya yaitu 245 N Gambar Ukuran Dimensi Upper Hinge Passs 49

20 C Gambar Momen Dan Tegangan Lentur Momen Inersia Momen inersia merupakan suatu besaran yang menggambarkan nilai tahanan penampang profil terhadap besaran momen yang mengenainnya, sehingga secara matematis akan tergantung dari bagaimana bentuk penampang profil dan posisinya pada saat dibebani terhadap sumbu x-y penampang. Berkembangya teknologi dalam pembuatan profil menghasilkann berbagai macam fariasi bentuk profil, mulai dari yang sederhana sampai yang memiliki tingkat kerumitan tinggi. Adapun profil yang dipunyai oleh upper hinge pass sesuai dengan falsafah analisa matematis dalam perancangan, maka untuk memudahkan analisa perancangan yang dilakukan dapat diambil pola pola penyederhanaan sebgai berikut : 50

21 6 mm Gambar Profil Dari Upper Hinge Pass Gambar diatas atas merupakan gambar dari bentuk profil yang kedua dimana profil tersebut akan disederhanakan menjadi penampang cros section. Gambar penampang -Crosection ( sumber tabel kurmi 5.1 ) 51

22 Adapun besarnya momen inersia yang dimiliki profil adalah : = B. ³ +. ³ 12 H = 6 mm ketinggian jarak antara profil atas dan bawah b = 5 mm jarak tepi upper hinge pass ke profil B = 21 mm jarak tepi pangkal upper hinge pass ke tepi profil pangkal Dari persamaan matematik tersebut dapat dihitung inersianya dengan rumus =. ³. ³ =. ³. ³ = 468 mm 4 52

23 b 245 N 60mm h M max σ max Gambar Model Pembebanan Upper Hinge Pass Beserta Diagram Momen Dan Tegangan Tegangan akibat beban Dengan menggunakan persamaan maka momen maksimum akibat beban : M L = F X L M L = 245 N.60mm = N.mm 2 Dengan menggunakan persamaan umum tegangan: = L Ixx = inersia pada sumbu benda c = jarak dari bidang netral ke permukaan luar benda. = H/2 53

24 Maka setelah diformulasikan, didapat persamaan : M c L Ixx,dengan demikian : Nmm 3mm L 94, 23MPa 4 468mm Hasil perhitungan dengan menggunakan safety factor, simulasi software solidwork dan perhitungan matematis sebagai berikut : Efek Pembebanan Kekuatan Terhadap Safety Factor : Kekuatan Luluh : 91,98 N/mm 2 Simulasi Software Solidwork : Von Mises : 187 N/mm 2 Perhitungan Matematis : Momen inersia : 468 mm 4 Momen Luluh Maksimum Beban : N/mm 2 Batas Tegangan Luluh : 94,23Mpa Dari hasil penelitian dan pengamatan pada Part Upper Hinge pass P2 dengan modifikasi profile ke 2 yang dilakukan menggunakan perhitungan safety factor, simulasi dengan menggunakan software solidwork dan juga perhitungan matematis 54

25 dapat dilihat diatas dimana dari semua uji coba yang dilakukan dinyatakan berhasil karena nilai yang di dapat masih dalam batas nilai yang diizinkan baik dari segi SFkombinasi, simulasi solidworks dan juga perhitungan matematis. Hasil yang didapat dari efek pembebanan kekuatan Safety Factor dengan nilai kekuatan luluh Upper Hinge pass sebesar : 91,98 N/mm 2 berdasarkan standart kekuatan bahan material yang diaplikasikan dengan perhitungan safety factor kombinasi sehingga material tersebut dianggap aman dari segi kontruksi disain dan juga kekuatan material. Kemudian hasil yang didapat dari simulasi dengan menggunakan software solidwork nilai Von Mes sebesar : 187 N/mm 2 yang dilakukan pada part upper hinge pass P2 yang sudah dilakukan modifikasi dengan menggunakan profil ( penguat struktur material ) dianggap berhasil karena part tersebut mampu menahan beban sebesar 245N, dan hasil simulasi masih berada dalam batas nilai yang sudah ditentukan yaitu masih dibawah 287 N/mm 2. Nilai tersebut mengacu kepada nilai software solidwork. Sedangakan nilai yang didapat dari perhitungan matematis dengan menggunakan rumus rumus. Hasilnya sebagai berikut nilai Momen inersia : 468 mm 4 dan Momen Luluh Maksimum Beban : N/mm 2, kemudian nilai Batas tegangan luluh : 94,23 Mpa. Hasil perhitungan matematis dengan hasil simulasi Solidwork tidak jauh bebeda hal ini membuktikan Upper Hinge Pass P2 ini sudah sesuai dan mampu menahan beban yang nanti akan ditimbulkan pada saat proses assembling. 55