Regulasi pembatasan emisi gas buang dari kendaraan bermotor mulai banyak diterapkan di banyak negara mendorong industri otomotif untuk beralih menggunakan teknologi yang ramah lingkungan, seperti mobil listrik. Pada penelitian ini analisis pembebanan dilakukan berdasarkan peraturan teknis Kontes Mobil Hemat Energi (KMHE) 2024 untuk mengetahui nilai tegangan, safety factor, dan defleksi pada chassis berbahan galvanized steel dan aluminium 6061 dengan pembebanan sebesar 700 N pada bagian roll hoop/roll bar. Simulasi menggunakan software CAD dengan metode finite element analysis (FEA). Pada chassis berbahan galvanized steel nilai tegangan maksimum 52,420 MPa dari batas yield strength 203,94 MPa, defleksi maksimumnya 0,461 mm, dan safety factor 3,6. Kemudian pada chassis berbahan aluminium 6061 nilai tegangan maksimum 54,410 MPa dari batas yield strength 227,52 MPa, defleksi maksimum nya 1,34 mm, dan nilai safety factor sebesar 4,2.
Adapun analisis pembebanan statis sebesar 700 Newton diberikan pada bagian roll hoop/rollbar chassis dengan menggunakan dua variasi material, yaitu galvanized steel dan aluminium 6061. Tumpuan diberikan pada bagian mounting steering depan serta roda belakang. Menggunakan perangkat software CAD, didapatkan hasil berupa tegangan, deformasi dan faktor keamanan yang terjadi pada chassis mobil.
Tegangan (Stress)
Gambar 3 menunjukkan hasil simulasi tegangan von mises yang terjadi pada rangka setelah dilakukan pembebanan. Titik konsentrasi tegangan tertinggi berada di mounting roda belakang baik untuk material galvanized steel (gambar 3 (a)) dan aluminium 6061 (gambar 3(b)). Pada titik yang ditunjukan nilai tegangan maksimum yaitu 56,42 MPa dan 54,41 MPa untuk galvanized steel dan aluminium 6061. Tegangan tersebut masih jauh berada di bawah batas yield strength masing-masing material yaitu 203,9 MPa untuk galvanized steel dan 227,5 MPa untuk aluminium 6061. Tegangan maksimum yang diterima relatif sama antara material baja galvanis dan aluminium dikarenakan tidak ada perbedaan beban serta desain sasis yang tidak berubah. Sasis aman terhadap pembebanan 700 Newton pada bagian roll hoop/rollbar.
Gambar 3. Tegangan Chassis: (a) Galvanized Steel; (b) Aluminium 6061
Tabel 2. Hasil Simulasi Tegangan Sasis
|
Deskripsi |
Galvanized Steel |
Aluminium 6061 |
|
Yield Strength |
203,94 MPa |
227,52 MPa |
|
Max Stress (Von Mises) |
56,42 MPa |
54,41 MPa |
|
Load |
700 N |
700 N |
|
Satisfactory |
Aman (Safe) |
Aman (Safe) |
3.2 Displacement/Deflection
 |
Gambar 4 menunjukkan hasil simulasi displacement yang terjadi pada rangka setelah dilakukan pembebanan. Daerah dengan defleksi/displacement maksimum berada di area bawah roll hoop/rollbar baik untuk material galvanized steel (gambar 4 (a)) maupun aluminium 6061 (gambar 4 (b)). Defleksi/displacement terendah berada pada daerah tumpuan depan dan belakang. Pada daerah yang ditunjukan warna merah nilai defleksi maksimum 0,461 mm dan 1,34 mm untuk galavanized steel dan aluminium 6061. Perbedaan nilai defleksi baja lebih kecil dari aluminium dikarenakan nilai kekakuan/modulus elasticity yang berbeda antara kedua material tersebut [6].
Gambar 4. Displacement Chassis: (a) Galvanized Steel; (b) Aluminium 6061
Tabel 3. Hasil Simulasi Displacement/Defleksi
|
Deskripsi |
Galvanized Steel |
Aluminium 6061 |
|
Max Displacement |
0,461 mm |
1,34 mm |
|
Load |
700 N |
700 N |
|
Satisfactory |
Aman (Safe) |
Acceptable |
Safety Factor/Factor of Safety (FOS)
 |
 |
||
Gambar 5 menunjukkan hasil simulasi FOS yang terjadi pada rangka setelah dilakukan pembebanan. Daerah berwarna merah tidak menunjukkan perbedaan perilaku maupun sifat ketika diberikan pembebanan dengan variasi material sasis manapun. Nilai FOS minimum dari simulasi adalah sebesar 3,61 dan 4,18 untuk galvanized steel dan aluminium 6061. Perbedaan nilai dikarenakan yield strength yang berbeda antara galvanized steel dan aluminium 6061. Secara efisiensi desain sasis galvanized steel lebih efisien daripada aluminium 6061 karena nilai yang lebih dekat dengan FOS=1, serta mampu menahan beban yang sama yaitu 700 N.
Gambar 5. Factor of Safety Chassis: (a) Galvanized Steel; (b) Aluminium 6061
Tabel 4. Hasil Simulasi FOS
|
Deskripsi |
Galvanized Steel |
Aluminium 6061 |
|
Minimum FOS |
3,61 |
4,18 |
|
Load |
700 N |
700 N |
|
Satisfactory |
Aman (Safe) |
Aman (Safe) |
Simulasi pembebanan pada chassis dengan memberikan beban pada roll bar atas sebesar 700 Newton untuk menguji kekuatan chassis kendaraan. Hasil yang ditunjukkan pada tabel 5 menunjukkan hasil simulasi perbandingan material galvanized steel dan AA 6061-T4 yang dimana nilai tegangan pada galvanized steel sebesar 56,420 ini masih di bawah dari batas yield material galvanized steel yang digunakan yaitu sebesar 203,943 MPa. Kemudian nilai tegangan pada AA 6061-T4 sebesar 54,410 ini masih di bawah dari batas yield material AA 6061-T4 yang digunakan yaitu sebesar 227,527 MPa. Pada kedua material tersebut nilai tegangan maksimum aktual hasil simulasi dapat dinyatakan aman terhadap kemampuan chassis dalam menerima beban [7]. Hasil deformasi yang terjadi pada material galvanized steel menunjukkan deformasi terbesar pada bagian yang sama dengan tegangan maksimum yaitu bagian tengah chassis sebesar 0,461 mm dan pada material AA 6061-T4 sebesar 1,340 mm. Nilai tersebut masih dalam batas aman regulasi Shell Eco Marathon dan Formula Student FSAE yaitu 25 mm [8]. Nilai faktor keamanan minimum yang didapat pada kedua material tersebut dari simulasi ditunjukkan pada tabel 2 yaitu sebesar 3,6 dan 4,2 yang membuktikan chassis sudah cukup kuat dalam menerima beban dan sesuai dengan target yang diinginkan yaitu 3. Pada material galvanized steel mempunyai keunggulan pada biaya yang murah dari material AA 6061-T4 [9], namun material galvanized steel memiliki kekurangan yaitu pada bobot yang lebih berat dari material AA 6061-T4 [10]. Oleh karena itu pembuatan chassis pada penelitian ini menggunakan material galvanized steel karena biaya pembuatan chassis yang lebih murah dan nilai faktor keamanan yang telah sesuai target yang diinginkan.
Tabel 5. Hasil Simulasi Perbandingan Material Galvanized Steel dan AA 6061-TA
|
Hasil Simulasi |
Galvanized Steel |
AA 6061-T4 |
|
Tegangan Von Mises Maksimum (Mpa) |
56,42 |
54,41 |
|
Defleksi Maksimum (mm) |
0,461 |
1,34 |
|
Faktor Keamanan |
3,6 |
4,2 |
4. KESIMPULAN
Meninjau nilai tegangan, defleksi dan faktor keamanan, desain dengan menggunakan material galvanized steel didapatkan nilai tegangan yang sedikit lebih besar dibandingkan material AA 6061-T4, Defleksi pada material AA 6061-T4 lebih tinggi dibandingkan galvanized steel, dan pada faktor keamanan pada kedua material tersebut lebih dari 1 dengan nilai FOS galvanized steel lebih kecil serta efisien dibandingkan AA 6061. Baik aluminium 6061 maupun galvanized steel dapat digunakan sebagai sasis dengan kemampuan menerima beban roll hoop/roll bar yang baik.