Umum Alur Penelitian Waktu dan Tempat Diagram Alir Penelitian

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Umum

Pada bab tiga ini akan dibahas tentang alur penelitian, alat dan bahan untuk pengujian dan langkah–langkah pembuatan spesimen uji. Spesimen tersebut akan diuji dengan uji tekan statik, brazilian test, dan uji parkir untuk mengetahui sifat–sifat mekanik dari suatu material. Material yang digunakan berbahan polymericfoam yang diperkuat serat tandan kosong kelapa sawit TKKS.

3.2 Alur Penelitian

Awal penelitian ini dimulai dengan mengumpulkan sebanyak – banyaknya literatur dari buku – buku maupun internet. Studi literatur dilakukan agar penulis dapat memudahkan interprestasi fisik tentang tujuan akhir penelitian. Studi literatur dilakukan terus menerus hingga penulis memahami betul tentang penelitian yang akan dikerjakan. Setelah literatur dikerjakan, penulis menyiapkan bahan dan alat untuk pembuatan spesimen uji. Setelah mengumpulkan bahan dan alat, maka tahap selanjutnya adalah pembuatan spesimen uji. Pembuatan spesimen dilakukan dengan pencampuran bahan polymericfoam yang diperkuat serat tandan kosong kelapa sawit TKKS. Pembuatan spesimen ini memerlukan ketelitian agar spesimen yang dihasilkan dapat mendekati sempurna. Setelah pembuatan spesimen selesai, tahap selanjutnya adalah dengan melakukan pengujian. Tahap terakhir adalah dengan melakukan analisis terhadap spesimen yang telah diuji.

3.3 Waktu dan Tempat

Waktu penelitian ini direncanakan selama empat bulan yang dimulai dari maret sampai dengan september 2011. Tempat dilaksanakannya penelitian adalah di Laboratorium Impact and Fracture Research Center unit I dan II program Magister dan Doktor Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Khusus untuk uji tekan statik dan Brazilian test dilakukan di Laboratoriun Kimia Polimer Fakultas Matemetika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Sumatera Utara

3.4 Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam pembuatan spesimen adalah seperti ditunjukkan pada Tabel 3.1. Tabel 3.1 Alat dan Bahan No. Nama Jenis Jumlah Satuan Keterangan Alat 1. Cetakan Papan Triplek 1 Unit 2. Alat pengaduk Besi karbon 1 Buah 3. Mesin penghalus Serat 1 Unit 4. Cawan Tuang Kup plastik - - Secukupnya 5. Lilin Tanah - - Secukupnya 6. Gelas Ukur 1 Buah 7. Timbangan Digital Metler toledo 1 Unit 8. Alat penjepit 2 Buah 9. Pelumas Shell advance 1 Liter 10. Kuas 1 Buah 11. Mesin pemotong 1 Unit 12. Ayakan 1 Buah 13. Kertas Pasir 5 Lembar Ukuran 1000, 800 14. Jangka Sorongrol 1 Unit Bahan 1. Resin BQTN 157 EX Liter 2. Serat TKKS 3. Poliuretan Secukupnya 4. Katalis MEKP ml 5. NaOH Secukupnya 3.4.1 Alat Yang Digunakan Untuk Membuat Spesimen 3.4.1.1 Mesin Pemotong Alat ini khusus digunakan untuk memotong bahan yang lunak seperti bahan dari plastik, pipa dan lain-lain. Dalam pencetakan ini digunakan cetakan dari pipa yang panjangnya 75 mm dan 25 mm dengan diameter 37.5 mm. Untuk menyesuaikan ukuran tersebut maka digunakan mesin pemotong yang terlihat pada Gambar 3.1. Type : 9FH-80 Daya : 15000 W Dimensi : Panjang 48 cm Ø Bahan mm: ≤ 150 lebar 36 cm Tinggi 32 cm Universitas Sumatera Utara Gambar 3.1 Mesin pemotong

3.4.1.2 Mesin Penghalus Serat

Serat yang telah direndam dengan NaOH, dicacah dan dikeringkan kemudian dapat dihaluskan dengan menggunakan mesin penghalus serat. Ini bertujuan agar serat yang dicampur dengan bahan lain akan mendapatkan spesimen yang utuh dan kuat. Spesifikasi mesin penghalus serat: Output = 1 Hp Kw = 0,75 Hz = 50 Pole = 4 Volt = 220 Heat = 60 C Amp = 8 Class = E RPM = 1450 Phase = 9 Mesin penghalus serat dapat dilihat pada Gambar 3.2. Gambar 3.2 Mesin penghalus serat Universitas Sumatera Utara

3.4.1.3 Timbangan Digital

Timbangan digital ini berfungsi untuk menakar atau menimbang bahan atau komposisi untuk membuat spesimen. Timbangan digital dapat dilihat pada Gambar 3.3. Spesifikasi timbangan digital: Berat max 3100 gr e = 0,1 gr min 0,5 gr d = 10 mg Merk: Meffler Toledo Gambar 3.3 Timbangan digital 3.4.2 Bahan Yang Digunakan Dalam Pembuatan Spesimen 3.4.2.1 Polyurethane PU Polyurethane yang digunakan adalah polyol dan isocyanat yang merupakan hasil reaksi antara asam dan basah tak jenuh seperti anhidrid fialat dengan alkohol dihidrat seperti etilen glikol. Bahan ini tergolong bahan polimer termoset. Karena bahan ini dihasilkan oleh reaksi kimia yang melibatkan dua peringkat. Peringkat 1 pembentukan rantai molekul yang sangat panjang Universitas Sumatera Utara prapolimer dan peringkat 2 rantai molekul yang panjang diikat melalui ikatan yang kuat agar bahan tidak menjadi lembut kembali jika dikenakan panas berikutnya dan jika panas berlebihan akan menyebabkan hangus dan rusak. Sifat dari termoplastik ini lebih keras, lebih kuat dan rapuh dibandingkan dengan termosetting. Polyester resin ini juga memiliki sifat dapat mengeras dengan capat pada suhu kamar dengan bantuan katalis tanpa pemberian tekanan. Material ini memiliki struktur molekul yang lebih kompleks dari fungsi material logam ataupun keramik. Pada umumnya polyester resin ini dapat membentuk rantai molekul raksasa dengan atom-atom karbon. Struktur bahan ini digolongkan dalam bentuk struktur crosslink dengan keunggulan kemampuan penyebaran beban yang lebih merata terhadap suatu jenis pembebanan tertentu.

3.4.2.2 Serat TKKS Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit

Serat TKKS berfungsi sebagai bahan penguat matrik komposit polymericfoam yang dihasilkan. Serat TKKS diperoleh dari hasil pengolahan tandan kosong kelapa sawit menjadi bagian-bagian kecil melalui beberapa tahapan proses. Tahapan tersebut antara lain: 1 perendaman TKKS pada larutan NaOH 1 terhadap volume air, 2 pencacahan menjadi bagian-bagian kecil 5 s.d. 10 cm, 3 pengeringan, dan 4 penghalusan serat. Bentuk serat TKKS yang telah dihaluskan dan menjadi serbuk diperlihatkan pada Gambar 3.4. Gambar 3.4 Bentuk TKKS yang telah dihaluskan Universitas Sumatera Utara

3.4.2.3 Blowing Agent

Blowing agent berfungsi untuk menghasilkan struktur bangunan sel-sel berongga. Bahan ini akan mempermudah terbentuknya busa dengan munculnya gelembung-gelembung kecil. Bahan blowing agent yang digunakan pada penelitian ini ialah polyurethane atau disingkat dengan PU. Bahan ini termasuk bahan polimer yang mengandung rantai organik yang digabungkan dengan rantai urethanecarbamate. Polimer polyurethane terbentuk selama langkah pertumbuhan polimerisasi sebagai reaksi antara suatu monomer yang mengandung sedikitnya dua gugus isocyanate dengan monomer lainnya yang mengandung sedikitnya dua gugus hydroxyl alkohol dengan bantuan katalis. Gambar blowing agent dapat dilihat pada Gambar 3.5 Gambar 3.5 Cairan blowing agent

3.4.2.4 Katalis

Katalis merupakan bahan kimia yang digunakan untuk mempercepat reaksi polimerisasi struktur komposit pada kondisi suhu kamar dan tekanan atmosfir. Selain itu pemberian katalis dapat digunakan untuk mengatur pembentukan gelembung blowing agent, sehingga tidak mengembang secara berlebihan, atau terlalu cepat mengeras yang dapat mengakibatkan terhambatnya pembentukan gelembung. Jenis katalis yang digunakan adalah metil etil keton peroksida MEKP. Universitas Sumatera Utara Gambar Katalis dapat dilihat pada Gambar 3.6. Gambar 3.6 Katalis

3.4.2.5 Resin

Resin adalah salah satu serat penguat alami dalam suatu material komposit. Fungsi utama adalah untuk mengikat blowing agent dan serat TKKS dan memindahkan tegangan dengan serat penguat reinforced fibre. Secara umum, resin juga disebut sebagai polimer atau plastik. Polimer dalam penelitian ini termasuk pada polimer termoset. Karena merupakan bahan yang dapat mengeras jika dipanaskan dan mempunyai struktur cross-linked yang memiliki ketahanan yang baik dan sifat suhu yang tinggi. Resin yang digunakan jenis resin epoxy. Sebagai penguatnya ditambahkan katalis dan jenis katalis yang digunakan adalah MEKP. Gambar resin dapat dilihat pada Gambar 3.7. Gambar 3.7 Resin Universitas Sumatera Utara

3.4.2.6 Wax

Wax digunakan untuk melumasi cetakan supaya dalam pembukaan cetakan, spesimen tidak lengket. Wax diolesi disemua bagian cetakan yang terkena kontak langsung dengan bahan yang akan dibuat. Sehingga dalam pembukaan cetakan menjadi mudah. Wax yang digunakan untuk melumasi cetakan dapat dilihat pada Gambar 3.8. Gambar 3.8 Wax

3.4.2.7 Natrium Hidroksida NaOH

Serat yang dibutuhkan dalam pembuatan spesimen ini adalah serat TKKS. Sebelum terjadi pencampuran dengan bahan yang lain, serat ini harus direndam dengan NaOH, dikeringkan dan dihaluskan untuk mendapatkan hasil yang terbaik. Sebagaimana dalam reaksi kimia: Fibre - OH + NaOH Fibre – O - Na + H 2 O. Serat yang direndam dalam larutan 5 dengan natrium hidroksida selama 48 jam. Serat disapu dengan beberapa setetes asam asetat untuk menetralkan alkali residu. Serat tersebut dicuci dengan air suling dan dikeringkan. Universitas Sumatera Utara NaOH yang dipakai untuk merendam serat dapat dilihat pada Gambar 3.9. Gambar 3.9 NaOH

3.5 Disain Struktur Parking Bumper

Pada penelitian ini disain struktur parking bumper yang akan dibuat adalah desain dengan bentuk setengah bola dan bidang lurus dengan variasi sudut pembentuk antara ban dengan parking bumper.

3.5.1 Disain Struktur Parking Bumper setengah bola

Analisa gaya desain struktur parking bumper setengah bola dengan sudut 45 ditunjukkan pada Gambar 3.10. Dimana: P = Gaya Tekan N Universitas Sumatera Utara W = Berat Benda N m = Massa Kg g = Percepatan gravitasi ms 2 = Sudut Kemiringan ⁰ f s = gaya gesek N µ s = koefisien gesek Gambar 3.10 Disain struktur parking bumper setengah bola dengan sudut 45 Besarnya gaya tekan yang diterima oleh parking bumper adalah: ΣF = 0 W sin α - F cos α - fs = 0 fs = W sin α - F cos α µ s . P = m.g sin α - m.a cos α µ s . P = m.g sin α - m cos α P = 3.1 Maka besarnya nilai gaya tekan P yang terjadi pada parking bumper adalah: P = P = P = 8 , 0528 , 78 44 , 2771 − P = 3366,734 N Universitas Sumatera Utara

3.5.2 Disain Struktur Parking Bumper dengan sudut kemiringan 60

Analisa gaya desain struktur parking bumper dengan sudut kemirigan 60 ditunjukkan pada Gambar 3.11. Dimana: P = Gaya Tekan N W = Berat Benda N m = Massa Kg g = Percepatan gravitasi ms 2 = Sudut Kemiringan ⁰ f s = gaya gesek N µ s = koefisien gesek Gambar 3.11 Disain struktur parking bumper dengan sudut kemiringan 60 Besarnya gaya tekan yang diterima oleh parking bumper adalah: ΣF = 0 W sin α - F cos α - fs = 0 Universitas Sumatera Utara fs = W sin α - F cos α µ s . P = m.g sin α - m.a cos α µ s . P = m.g sin α - m cos α P = 3.2 Maka besarnya nilai gaya tekan P yang terjadi pada parking bumper adalah: ΣF = 0 W sin α - F cos α - fs = 0 fs = W sin α - F cos α µ s . P = m.g sin α - m.a cos α µ s . P = m.g sin α - m cos α P = P = 4174,4 N Berdasarkan hasil perhitungan analisa gaya yang diterima oleh parking bumper, maka desain struktur yang akan dibuat dalam penelitian ini adalah parking bumper dengan sudut kemiringan paling kecil. Hal ini dikarenakan parking bumper dengan sudut kemiringan paling kecil dapat meminimalisir gaya tekan yang diterima oleh parking bumper tersebut.

3.5.3 Analisa Gaya Pada Parking Bumper

Analisa gaya yang terjadi pada parking bumper yang akan dibuat dalam penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.12 dimana ban mobil menyentuh parking bumper sehingga akan terjadi gaya tekan yang bekerja pada parking bumper tersebut, hal ini untuk melihat kerusakan yang terjadi akibat benturan tersebut. Universitas Sumatera Utara Ilustrasi ban mobil saat menyentuh parking bumper ditunjukkan pada Gambar 3.12. Gambar 3.12 Ilustrasi ban mobil saat menyentuh parking bumper Analisa Gaya yang terjadi seperti pada Gambar 3.12 dapat kita uraikan menjadi seperti pada Gambar 3.13. Gambar 3.13 a. Analisa gaya pada bidang miring parking bumper b. Uraian Gaya pada sumbu x dan sumbu y Universitas Sumatera Utara Untuk menganalisa distribusi gaya seperti pada Gambar 3.12 dapat diasumsikan bahwa W tersebut adalah berat bobot mobil, dan P adalah gaya normal yang selanjutnya kita beri nama Gaya Tekan yang terjadi pada parking bumper, sehingga besarnya nilai Gaya Tekan tersebut adalah: ΣF = 0 W sin α - F cos α - fs = 0 fs = W sin α - F cos α µ s . P = m.g sin α - m.a cos α µ s . P = m.g sin α - m cos α P = 3.3 Dimana: P = Gaya Tekan N W = Berat Benda N m = Massa Kg g = Percepatan gravitasi ms 2 v = Kecepatan ms = Sudut Kemiringan ⁰ f s = gaya gesek N µ s = koefisien gesek Pada saat pengujian parking bumper menggunakan mobil diperoleh: m = 1600 Kg g = 9,8 ms 2 v = 5 kms α = 30 µ s = 0,8 Maka besarnya nilai gaya tekan P yang terjadi pada parking bumper adalah: P = P = 2330,492 N Universitas Sumatera Utara

3.6 Pembuatan Spesimen

Metode dan teknik yang digunakan dalam pembuatan spesimen adalah merujuk kepada penelitian yang telah dilakukan sebelumnya oleh Zulfikar tahun 2010, dimana metode yang digunakan adalah metode penuangan. Ilustrasinya adalah seperti ditunjukkan pada Gambar 3.14. Keterangan gambar: 1. Wadah penampung material komposit 3. Alat pengaduk 2. Material komposit 4. Cetakan Gambar 3.14 Metode penuangan komposit PF

3.6.1 Proses Pembuatan Spesimen

Spesimen yang akan dibuat adalah spesimen uji tekan statik, brazilian test dan spesimen parking bumper.

3.6.1.1 Spesimen parking bumper

Pada pembuatan spesimen parking bumper ini kami memilih struktur spesimen dengan bentuk dan ukuran seperti pada Gambar 3.15. Hal ini dikarenakan struktur spesimen tersebut banyak dijumpai dikawasan perparkiran yang ada di pertokoan, gedung perkantoran, pusat perbelanjaan dan lain-lain. Kemudian struktur tersebut bentuk disainnya lebih sederhana dan dapat meminimalisir gaya tekan yang diterima oleh parking bumper tersebut. Ukuran 3 4 1 2 Universitas Sumatera Utara spesimen yang akan dibuat adalah 250x200x130 mm dan ukuran cetakan 1200x200x130 mm, ukuran cetakan dibuat lebih tinggi dari spesimen, hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya luapan pada campuran resin, serat TKKS, katalis dan blowing agent. Rancangan bentuk, ukuran dan cetakan spesimen parking bumper ditunjukkan oleh Gambar 3.15. a b Universitas Sumatera Utara c Gambar 3.15 a Ukuran spesimen b Ukuran cetakan spesimen cm c Cetakan tampak atas dan samping Seperti terlihat pada Gambar 3.15 di atas, dimensi dan bentuk cetakan. Pola cetakan tersebut pada bagian dalam dilapisi dengan kaca 5mm yang bertujuan untuk mendapatkan permukaan spesimen yang rata dan mempermudah dalam mengeluarkan spesimen dari cetakan. Adapun proses pembentukan spesimen parking bumper dilakukan beberapa langkah sebagai berikut: 1. Semua alat dan bahan disiapkan. 2. Semua bahan ditimbang menurut takarannya masing-masing. Dari hasil perhitungan diperoleh massa total adalah 6303 gram. Pada pembuatan spesimen parking bumper ini komposisi pembuatan nya, yaitu: • Resin 70 x 6303 gr = 4.412,1 gr • Serat TKKS 10 x 6303 gr = 630,3 gr • Katalis 5 x 6303 gr = 315,15 gr • Poliuretan 15 - Polyol 8 x 6303 gr = 504,24 gr - Isocyanat 7 x 6303 gr = 441,21 gr 3. Permukaan bagian dalam cetakan dilumasi dengan minyak pelumas dengan menggunakan kuas. Hal ini bertujuan untuk mempermudah selama proses pembongkaran. Universitas Sumatera Utara 4. Cetakan diletakkan di atas permukaan yang rata secara vertikal. 5. Serat TKKS dicampurkan ke resin dan aduk hingga merata. 6. Katalis dicampurkan ke dalam campuran resin dan serat sambil diaduk sampai merata. 7. Campuran polyurethane berupa polyol dan isocyanate dicampurkan ke dalam campuran serat, resin dan katalis tadi kemudian diaduk hingga merata. 8. Setelah semua bahan tercampur merata campuran dituangkan ke dalam cetakan. 9. Selanjutnya biarkan campuran tersebut pada tekanan atmosfir dan suhu kamar. Proses polimerisasi akan terjadi disertai dengan terbentuknya gelembung gas pada seluruh bagian komposit. Dengan demikian akan terbentuk spesimen komposit berongga atau lebih dikenal dengan istilah polymeric foam. 10. Cetakan dibongkar setelah 7 hari.

3.6.1.2 Spesimen Uji Tekan Statik

Spesimen yang digunakan untuk penelitian ini adalah bentuk dan geometri spesimen uji tekan statik polimer dibentuk berdasarkan standar ASTM D1621-00. Spesimen uji terdiri dari polymeric foam yang diperkuat serat TKKS Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit. Polymeric foam yang diperkuat Serat TKKS terdiri dari beberapa unsur pembentuk yaitu Polyurethane, resin, katalis dan serat TKKS. Persentase kandungan massa unsur pembentuk spesimen adalah: Dari hasil perhitungan diperoleh massa total adalah 91,07 gr • Resin 70 x 91,07 gr = 63,74 gr • Serat TKKS 10 x 91,07 gr = 9,107 gr • Katalis 5 x 91,07 gr = 4,55 gr • Poliuretan 15 - Polyol 8 x 91,07 gr = 7,28 gr - Isocyanat 7 x 91,07 gr = 6,37 gr Universitas Sumatera Utara Ilustrasi spesimen bahan polymericfoam yang diperkuat serat tandan kosong kelapa sawit Serat TKKS seperti ditunjukkan pada Gambar 3.16 berikut: Gambar 3.16 Ilustrasi spesimen uji tekan statik 3.6.1.3 Spesimen Brazilian Test Spesimen yang digunakan untuk penelitian ini adalah bentuk dan geometri spesimen uji tekan statik polimer. Spesimen uji terdiri dari polymeric foam yang diperkuat serat TKKS Serat Tandan Kosong Kelapa Sawit. Spesimen bahan polymeric foam yang diperkuat serat tandan kosong kelapa sawit Serat TKKS akan diuji brazilian seperti ditunjukkan pada Gambar 3.17 berikut: Gambar 3.17 Ilustrasi spesimen Brazilian Test Universitas Sumatera Utara

3.7 Pengujian

Pengujian yang dilakukan terhadap masing-masing spesimen adalah uji tekan statik dan brazilian test. Sedangkan untuk parking bumper dilakukan pengujian dengan menggunakan mobil.

3.7.1 Uji Tekan Statik dan Brazilian test

Pada dasarnya uji tekan statik da brazilian test adalah sama, perbedaannya adalah metode pengujian yang dilakukan. Pengujian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer FMIPA- USU dengan menggunakan mesin uji jenis Torsee Universal Testing Machine keluaran tahun 1989. Pengujian yang bisa dilakukan menggunakan mesin ini antara lain: uji tarik, uji tekan, uji defleksi. Mesin ini mampu menekanmenarik s.d. 2000 kgf. Mesin uji tersebut diperlihatkan pada Gambar 3.17. Keterangan gambar: 1. Load Value 2. Chuck 3. Speed control 4. Stroke value 5. Load range 6. Meja plot Gambar 3.17 Mesin uji tekan static Universitas Sumatera Utara

3.7.2 Persiapan Pengujian

Persiapan pengujian yang dilakukan dalam uji tekan ini adalah sebagai beikut: 1. Memastikan arus listrik terhubung dengan baik. 2. Menghidupkan mesin uji dengan menekan tombol ON. 3. Memanaskan mesin selama ± 15 menit, setelah itu mesin sudah siap digunakan.

3.7.3 Pengujian Tekan Statik dan Brazilian Test

Prosedur pengujian tekan statik adalah sebagai berikut: 1. Memasang kertas grafik pada meja plot. 2. Meletakkan spesimen pada chuck sesuai dengan uji tekan statik aksial dan brazilian. 3. Mengatur kecepatan tekan sebesar 50 mmmenit. 4. Menekan tombol DOWN untuk memulai pembebanan tekan. 5. Mengamati retak yang terjadi. 6. Mencatat beban dan perubahan panjang maksimum. 7. Mengambil foto dengan kamera digital.

3.7.4 Pengujian Parking Bumper Menggunakan Mobil

Pengujian parking bumper dengan menggunakan mobil dapat dilihat pada Gambar 3.18. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.18 a Posisi start mobil b posisi ban saat akan mengenai parking bumper c kondisi saat pengujian ban mobil kiri menyentuh parking bumper d kondisi saat pengujian ban mobil kanan menyentuh parking bumper

3.8 Simulasi Numerik

Dalam simulasi ini software yang digunakan yaitu Ansys 5.4. Simulasi ini bertujuan untuk mengetahui distribusi tegangan akibat beban statik dan uji lindas. Dalam permodelan gambar seperti material uji tekan statik aksial terlebih dahulu dibuat bentuk geometri dan dimensi. Dan software yang digunakan adalah ANSYS Rel. 5.4 yang berbasis Metode Elemen Hingga MEH. Simulasi komputer dilakukan untuk mengklarifikasi perilaku mekanik yang terjadi akibat pengujian secara eksperimental.

3.8.1 Simulasi Uji Tekan Statik

Langkah-langkah simulasi dengan menggunakan Ansys 5.4 diperlihatkan pada Gambar 3.19. Gambar 3.19 Langkah-langkah simulasi pada Ansys 5.4 Universitas Sumatera Utara

3.8.1.1 Tampilan pembuka ansys rel. 5.4

Tampilan awal Ansys ditunjukkan seperti pada Gambar 3.20. Gambar 3.20 Tampilan awal ansys 5.4 interactive Pada Gambar 3.20 permodelan silinder langsung dibuat melalui software simulasi Ansys 5.4, dimana software program ini mampu melakukan analisa pembebanan statik aksial dan dinamis, analisa temperatur, deformasi, defleksi, tegangan pada truss, dan sebagainya. Pada gambar merupakan Tampilan awal ansys 5.4 interactive. Kemudian diklik tombol run untuk membuka tampilan ansys selanjutnya.

3.8.1.2 Mendefinisikan Elemen Property Type

Untuk mendefinisikan karakteristik geometri, maka langkah prosesnya adalah: pilih menu Model Propocessor. Lalu pilih jenis materialnya element type addeditdelet, kemudian pilih add. Selanjutnya juga dipilih elemen solid Tet 10 node 92 kemudian dipilih ok dan kembali ke elelment type dan dipilih close. Universitas Sumatera Utara Tampilan blog untuk element type dapat dilihat pada Gambar 3.21 a dan b. a b Gambar 3.21 a library element type dan b Tampilan element type 3.8.1.3 Mendefenisikan Material Properties Langkah selanjutnya adalah menentukan sifat properties material seperti material polymericfoam yang diperkuat serat TKKS. Langkah mendefenisikan material properties adalah: pilih material properties Constan Isotropik. Lalu masukan nilai modulus elastisitas, masa jenis dan poisson ratio ke dalam kotak dialog material. Universitas Sumatera Utara Tampilan blog material properties dapat dilihat pada Gambar 3.22. Gambar 3.22 Tampilan material properties

3.8.1.4 Tampilan Pembuatan Gambar Cylinder

Model spesimen uji yang dibuat berbentuk silinder. Untuk simulasi, maka gambar yang akan dibuat melalui ansys rel. 5.4 berbentuk cylinder juga. Tampilan untuk pembuatannya adalah dengan memilih menu preprocessor modeling create dan dipilih area circle. Kemudian klik solid circle dan diisi data yang terdapat pada kotak dialog solid circle. Setelah itu, pilih area rectangle by 2 rectangle dan diisi kotak dialog by 2 corner. Juga pilih main menu preprocessor Modeling – operate subtrack area dan blok circle dan rectangle tadi. Kemudian pilih modeling – operate extrudsweep area – along normal. Universitas Sumatera Utara Untuk lebih jelas tampilan blog untuk membuat gambarnya dapat dilihat pada Gambar 3.23. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.23 Tampilan pembuatan gambar cylinder melalui ansys .

3.8.1.5 Proses Meshing

Ukuran mesh sangat mempengaruhi hasil dalam analisa ini. Namun dalam skripsi ini tidak dibahas lebih lanjut mengenai pengaruh ukuran tersebut. Hal ini dikarenakan keterbatasan sistem komputer yang digunakan. Disini proses menerapkan ukuran mesh sesuai kemampuan komputer yaitu dengan langkah sebagai berikut: pilih menu mesh tool global size set mesh. Tampilan penerapan mesh tampak pada Gambar 3.24. a Universitas Sumatera Utara Tampak depan Tampak kanan Tampak atas Tampak isometric 3D b Gambar 3.24 Proses meshing material

3.8.1.6 Proses Solution

Pada proses solution langkah perintahnya adalah dengan pilih menu solution load apply structural displacement kemudian pilih on node dan pilih box pada kotak dialog. Selanjutnya diconstrain tumpuan bawah material. Kemudian pilih juga pressure pada dialog kotak struktural apply tadi. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.25 Proses solusi material yang dikenai beban

3.8.1.7 Proses Analyzing

Untuk menganalisa dilakukan dengan cara: pilih menu file general postproc plot result deformated shape dan pilih def + undef edge lalu klik ok. Kemudian selanjutnya pilih menu lagi file general postproc list result kemudian muncul dialog kotak list nodal solution dan pilih vonmises stress. displacement pressure Universitas Sumatera Utara Tampilan Analyze seperti tampak pada Gambar 3.26. a b Gambar 3.26 Proses analyzing material yang dikenai beban tekan statik Universitas Sumatera Utara

3.8.2 Simulasi Brazilian Test

Langkah-langkah simulasi dengan menggunakan Ansys 5.4 diperlihatkan pada Gambar 3.27. Gambar 3.27 Langkah-langkah simulasi pada Ansys 5.4 Langkah yang pertama sekali adalah membuka program Ansys, tampilan pembuka pada Ansys 5.4 ditunjukkan oleh Gambar 3.28. Gambar 3.28 Tampilan pembuka Ansys Selanjutnya membuat model simulasi berupa pipa 3D. setelah itu elemen type dipilih structural solid Tet 10 Node 92 seperti ditunjukkan pada Gambar 3.29. Pemodelan Objek Jenis Elemen Sifat Elemen Jenis Material Pemberian Mesh Penentuan kondisi Batas Analisis Menampilkan hasil analisis Universitas Sumatera Utara a b Gambar 3.29 Preprocessor a Permodelan simulasi b Tipe elemen Selanjutnya mendefenisikan material, material properties dipilih isotropik seperti diperlihatkan oleh Gambar 3.30. Gambar 3.30 Kotak dialog sifat material Universitas Sumatera Utara Setelah mendefenisikan sifat material dilanjutkan dengan pemberian mesh pada model simulasi, ukuran mesh dipilih 5. Langkah selanjutnya adalah menentukan kondisi batas. Bagian bawah model ditumpu All DOF, sedangkan bagian atas di tekan dengan pressure sebesar 0,6422 MPa berlawanan arah sumbu-y, hal ini ditunjukkan pada Gambar 3.31. Gambar 3.31 Posisi pembebanan pada model

3.9 Diagram Alir Penelitian

Diagram alir penelitian ditunjukkan oleh Gambar 3.32. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.32 Diagram alir penelitian Mulai Studi literatur Membuat spesimen Berhasil Pengujian Persiapan pengujian Berhasil Hasil Simulasi numerik Laporan Selesai Disetujui Tidak Ya Tidak Tidak Ya Ya Universitas Sumatera Utara

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini akan ditampilkan hasil pengujian, kemudian hasil pengujian dianalisa untuk mendapatkan sifat mekanik dan kegagalan yang terjadi dari spesimen uji, distribusi tegangan yang terjadi akibat pengujian parking bumper menggunakan mobil, uji tekan statik dan brazilian test melalui simulasi. Hasil pembuatan spesimen uji dapat dilihat pada Gambar 4.1. a b Gambar 4.1 a Spesimen uji tekan statik b Spesimen Brazilian test

4.1 Hasil Desain dan Pembuatan Struktur Parking bumper

Pada penelitian ini desain struktur parking bumper yang dibuat adalah desain dengan sudut pembentuk antara ban dengan parking bumper sebesar 30 . Hal ini dikarenakan desain yang dibuat harus dapat meminimalisir gaya tekan yang diterima oleh parking bumper tersebut. Hasil desain dan pembuatan struktur parking bumper dapat dilihat pada Gambar 4.2. Gambar 4.2 Hasil desain dan pembuatan struktur parking bumper Universitas Sumatera Utara