Analisis Pengaruh Dimensi dan Ketebalan Hollow ST 37 terhadap Kekuatan Rangka Sepeda Motor Listrik dengan Metode Elemen Hingga (FEM)

Mohammad Nabil; Akhmad Faizin

doi:10.47134/jme.v2i3.4794

Authors

Mohammad Amal Nabil Politeknik Negeri Malang
Akhmad Faizin Politeknik Negeri Malang

DOI:

https://doi.org/10.47134/jme.v2i3.4794

Keywords:

Rangka Sepeda Motor Listrik, Besi Hollow ST 37, FEM, Von Mises Stress, Displacement

Abstract

Rangka merupakan komponen penting pada sepeda motor listrik yang berfungsi menopang beban dan menjaga kestabilan struktur. Penelitian ini bertujuan menganalisis pengaruh variasi dimensi dan ketebalan besi hollow ST 37 terhadap tegangan Von Mises, deformasi, dan faktor keamanan pada rangka sepeda motor listrik tipe Trellis. Metode yang digunakan adalah simulasi berbasis Finite Element Method (FEM) menggunakan perangkat lunak Catia V5. Variasi meliputi tiga ukuran hollow (20×40 mm, 60×40 mm, dan 75×40 mm) dengan ketebalan 0,8 mm, 1 mm, 1,2 mm, dan 1,5 mm. Beban statik 2.394 N diaplikasikan untuk mensimulasikan kondisi nyata. Hasil analisis menunjukkan bahwa peningkatan dimensi dan ketebalan menurunkan tegangan Von Mises dan displacement, sekaligus meningkatkan faktor keamanan. Profil 20×40×0,8 mm menghasilkan tegangan dan displacement tertinggi (0,417 mm), sedangkan profil 75×40×1,5 mm menunjukkan hasil terbaik dengan displacement terendah (0,075 mm) dan faktor keamanan tertinggi (57,379). Seluruh variasi rangka memiliki faktor keamanan di atas 2, sehingga dinyatakan aman. Disimpulkan bahwa pemilihan dimensi dan ketebalan yang tepat berpengaruh signifikan terhadap performa struktural. Kombinasi optimal adalah profil 75×40 mm dengan ketebalan 1,2–1,5 mm karena mampu memberikan keseimbangan antara kekuatan, kekakuan, dan efisiensi material.

References

Anwar, M. R., Wicaksono, H., & Rachman, F. (2021). Structural analysis of electric motorcycle frame using finite element method. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1096(1), 012011. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1096/1/012011

Buku, A., Salu, S., Pangadongan, M., & Bia, J. B. (2022, December). Analysis of Tensile Tests and Microstructures of ST. 37 Steel Undergoing Carburizing Process Using Coal Powder. In Journal of Physics: Conference Series (Vol. 2394, No. 1, p. 012039). IOP Publishing.

Eka Perkasa, R., Syah Amrullah, U., Pranoto, B., & Gunawan, C. (2023). Analisis Pengaruh Penambahan Stiffener terhadap Nilai Tegangan dan Defleksi pada Rangka Sepeda Motor Listrik dengan Metode Elemen Hingga. V-MAC (Virtual of Mechanical Engineering Article), 8(1), 6–12. https://doi.org/10.36526/v-mac.v8i1.2729

Febritasari, R. (2023). Analisis Desain Rangka Scooter Listrik Tipe Monocoque Terhadap Kekuatan Material Dengan Metode Elemen Hingga. Jurnal Mesin Material Manufaktur Dan Energi (Jmmme).

Febritasari, R., Santoso, M. R. A., Sibut, S., Sutrisno, T. A., Pohan, G. A., Rahmadianto, F. & Setyawan, E. Y. (2023). Analisis Distribusi Tegangan dan Deformasi Pada Rangka Motor Trail dengan Metode Elemen Hingga. Prosiding SENIATI, 7(1), 142–148.

Geofani, & Ambarita. (2020). Modifikasi Sepeda Listrik 250 Watt Menjadi 350 Watt. Teknik Mesin, 1–28.

Hastuti, S., Ramadhani, W., & Mulyaningsih, N. (2022). Analisis Kekuatan Pada Rangka Sepeda Motor Listrik. Politeknik Manufaktur Ceper, 5(2), 1–11.

Hermawan, Y., Suyitno, & Triwibowo, S. (2020). Strength analysis of motorcycle frame using finite element method. Journal of Physics: Conference Series, 1444(1), 012005. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1444/1/012005

Irawan, A. H., Majanasastra, R. B. S., & Rahmanto, R. H. (2016). Analisis kekuatan velg cast wheel sepeda motor dengan perangkat lunak berbasis metode elemen hingga. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin, 4(2), 57–66.

Kusuma, R. A., Suprapto, W., & Laksmono, E. R. (2022). Optimization of electric scooter frame design using finite element method. International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research, 11(8), 560–567. https://doi.org/10.18178/ijmerr.11.8.560-567

Laka, O., Nazaruddin, N., & Syafri, S. (2018). Perancangan dan Analisis Statik Sistem Rangka Mobil Hemat Energi “Asykar Hybrid Universitas Riau. Jom FTEKNIK, 5(2), 1–6.

Munawar, A., & Septiawan, W. (2023). Jurnal Rekayasa Material, Manufaktur dan Energi. Jurnal Rekayasa Material, Manufaktur Dan Energi, 6(1), 137–143. http://jurnal.umsu.ac.id/index.php/RMME

Mulyaningsih, N., Ramadhani, W., & Hastuti, S. (2023). Analisis Variasi Desain Rangka Sepeda Motor Listrik Terhadap Kekuatan Rangka dengan Ansys Workbench. Jurnal Rekayasa Material, Manufaktur dan Energi, 6(1), 137–143.

Niemann, G. (1987). Elemen Mesin Desain dan Kalkulasi dari sambungan bantalan dan poros.

Nurhadi, H., Firmansyah, A., & Ramadhan, D. (2021). Analysis of electric vehicle frame strength with variations in hollow steel thickness using FEM. Journal of Applied Engineering and Technological Science, 2(1), 23–32. https://doi.org/10.37385/jaets.v2i1.203

Pramono, G. E., Hidayat, A., & Waluyo, R. (2020). Perancangan dan Simulasi Desain Rangka Sepeda Motor Listrik Tipe Trellis Menggunakan Finite Element Analysis. JTERA (Jurnal Teknologi Rekayasa), 5(2), 319. https://doi.org/10.31544/jtera.v5.i2.2020.319-326

Purnomo, H., Ardiansyah, R., & Nugroho, D. (2019). Static structural analysis of motorcycle chassis with finite element method. International Journal of Recent Technology and Engineering, 8(3), 1876–1880. https://doi.org/10.35940/ijrte.C4233.098319

Rahman, T., & Prasetyo, D. (2023). Effect of material thickness on structural safety factor of electric motorcycle frame using FEM. Journal of Mechanical Engineering and Mechatronics, 8(2), 45–53. https://doi.org/10.54367/jmem.2023.v8i2.45

Salindeho, R. D., Soukotta, J., & Poeng, R. (2013). Pemodelan pengujian tarik untuk menganalisis sifat mekanik material. Jurnal Poros Teknik Mesin Unsrat, 2(2).

Santosa, A., Fadhillah, R., & Utomo, Y. (2018). Design and analysis of lightweight motorcycle frame using FEM approach. Applied Mechanics and Materials, 874, 112–118. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.874.112

Setiawan, R., Sugiyanto, D., & Daryus, A. (2023). Analisis simulasi kekuatan dan pembuatan rangka kendaraan sepeda motor listrik. Jurnal Konversi Energi Dan Manufaktur, 8(1), 58–66.

Suwardi, A. & Cahyo, A. D. (2018). Manufaktur Konstruksi Rangka Sepeda Motor Listrik Kapasitas 3 kW. Semrestek, 679–685. http://dosen.univpancasila.ac.id/dosenfile/4311211001154486131515December2018.pdf

Syahrial, D., & Putra, Y. (2020). Stress analysis on electric motorcycle frame using ANSYS workbench. Journal of Physics: Conference Series, 1655(1), 012030. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1655/1/012030

Wahyudi, S., & Hartono, B. (2022). Structural optimization of trellis frame for electric motorcycle using FEM simulation. Jurnal Teknik Mesin, 18(2), 87–95. https://doi.org/10.15294/jtm.v18i2.37526

Wandono, F. A. (2017). Permodelan Metode Elemen Hingga untuk Menentukan Tegangan Von Mises pada As Roda Lsu-05. Seminar Nasional Iptek Penerbangan Dan Antariksa XXI, 222–231.

Wijaya, H. (2023). Analisis Laju Korosi terhadap Baja ST 37 dengan Variasi Cat Primer Akibat Pengkorosian Menggunakan Asam Klorida (HCl). Jurnal Teknik Mesin, 20(4), 277–286.

Zhang, Q., Li, Y., & Wang, X. (2019). Finite element analysis of motorcycle frame considering material selection and load distribution. International Journal of Automotive Technology, 20(4), 715–723. https://doi.org/10.1007/s12239-019-0067-3