Tempat dan Waktu Bahan dan Alat

BAB 3 METODE PENELITIAN

Bab ini berisikan metode yang digunakan untuk menyelesaikan permasalahan pada skripsi ini. Penelitian ini terdiri dari berberapa tahapan yaitu waktu dan tempat, alat dan bahan, prosedur pengujian dan distribusi tegangan akibat beban dinamik dengan menggunakan sofware Ansys V 12.1. Pengujian dilakukan menggunakan metode impak jatuh bebas dan simulasi dengan menggukan software Ansys V 12.1. Pada pengujian eksperimental dengan metode impak jatuh bebas menggunakan software DAQ For Helmet Impact Testing untuk mengelola data akusisi yang diperoleh dari load cell. Untuk mendapatkan data tersebut dilakukan tahapan-tahapan seperti helm dipasang pada test rig lalu diatur ketinggian yang diinginkan kemudian helm dijatuhkan ke bawah menuju anvil. Setelah helm menyentuh anvil maka gaya yang diterima oleh helm akibat beban impak tersebut terlihat pada layar komputer.

3.1. Tempat dan Waktu

3.1.1 Tempat Penelitian ini dilakukan di Pusat Riset Impak dan Keretakan Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Medan. 3.1.2 Waktu Penelitian ini dilakukan mulai dari bulan Desember 2011 sd bulan Juli 2012. Universitas Sumatera Utara

3.2 Bahan dan Alat

3.2.1. Bahan Penelitian ini menggunakan helm sepeda motor SNI yang dapat dilihat pada gambar 3.1. Helm jenis ini banyak di jual dipasaran dan digunakan oleh pengguna sepeda motor. Helm ini telah dikategorikan helm Standar Nasional Indonesia karena telah memiliki logo SNI pada bagian belakang helm. Helm yang digunakan pada pengujian ini yaitu helm jenis open face. Dikatakan helm open face karena bentuk helm ini hanya memberikan perlindungan maksimal dibagian belakang kepala saja. a b c d a tampak depan, b tampak samping, c tampak belakang, dan d. tampak atas Gambar 3.1. Helm sepeda motor SNI Secara umum bahan atau material utama helm adalah polypropylene. Polypropylene merupakan salah satu polimer termoplastik yang sangat luas digunakan dalam industri moulding, synthetics fibre dan lain-lain. Kelebihan dari polypropylene adalah memiliki kemampuan tahan benturan, tahan terhadap radiasi sinar matahari, serta memiliki kekuatan dan kekakuan tinggi. Kebanyakan Universitas Sumatera Utara Polypropylene komersial merupakan isotaktik dan memiliki kristalinitas tingkat menengah di antara polietilena berdensitas rendah dengan polietilena berdensitas tinggi dan modulus Young nya juga menengah. Besar dari modulus elastisitasnya yaitu berkisar antara 1,5 - 2 GPa. Melalui penggabungan partikel karet, Polypropylene bisa dibuat menjadi liat serta fleksibel, bahkan di suhu yang rendah. Hal ini membolehkan Polypropylene digunakan sebagai pengganti berbagai plastik teknik, seperti ABS. Polypropylene memiliki permukaan yang tak rata, seringkali lebih kaku daripada beberapa plastik yang lain, lumayan ekonomis, dan bisa dibuat translusen bening saat tak berwarna tapi tidak setransparan polistirena, akrilik maupun plastik tertentu lainnya. Bisa bula dibuat buram danatau berwarna-warni melalui penggunaan pigmen, Polypropylene memiliki resistensi yang sangat bagus terhadap kelelahan bahan. Polypropylene memiliki titik lebur ~160 °C 320 °F, sebagaimana yang ditentukan Differential Scanning Calorimetry DSC. 3.2.2 Peralatan Penelitian ini menggunakan alat uji jatuh bebas multiguna yang diperlihatkan pada gambar 3.2. Pada alat uji jatuh bebas multiguna ini, terdapat sebuah loadcell yang telah dikalibrasi hingga beban sebesar 3500 kg. Pada alat uji jatuh bebas ini terdapat delapan sensor proximity yang ditempatkan pada ketinggian 0 m sampai dengan 4 m dengan jarak antara sensor sejauh 0,5 m. Universitas Sumatera Utara Gambar 3.2. Perangkat Alat Uji Jatuh Bebas Alat uji jatuh bebas ini terdiri dari beberapa bagian, yaitu : a. Rangka bawah Rangka bawah dari alat uji jatuh bebas ini diperlihatkan pada gambar 3.3. Gambar 3.3. Rangka Bawah Keterangan gambar : 1. Frame base 2. Support table 3. Loadcell 4. Teflon base 5. Bottom base 6. Ball end penetrator 7. Anvill support 8. Anvil 9. Helmet 10. Test rig 11. Pipa luncur Universitas Sumatera Utara b. rangka atas Rangka atas berfungsi sebagai tempat dipasangnya katrol dan juga untuk menjaga kestabilan alat uji jatuh bebas. Rangka atas diperlihatkan pda gambar 3.4. Gambar 3.4. Rangka Atas c. Katrol Katrol yang digunakan pada alat uji jatuh bebas ini, terbuat dari aluminium. Fungsi dari katrol ini yaitu untuk menarik test rig hingga mencapai ketinggian yang diinginkan. Katrol tersebut dipasang pada rangka atas alat uji jatuh bebas. Katrol yang dipergunakan diperlihatkan pada gambar 3.5. Gambar 3.5. Katrol Pada Rangka Atas Universitas Sumatera Utara d. Pipa Penyangga Pipa penyangga adalah sebagai tiang utama yang berfungsi untuk membuat alat uji jatuh bebas tersebut menjadi kokoh. Pipa penyangga dapat dilihat pada gambar 3.6. Gambar 3.6. Pipa Penyangga e. Pipa luncur Pipa luncur berfungsi sebagai rel ataupun tempat jalannya test rig. Pipa luncur terbuat dari bahan stainless steel. Pipa luncur tersebut dibuat sehalus mungkin yang bertujuan untuk mengurangi gesekan antara pipa luncur dengan test rig. Adapun gambar dari pipa luncur diperlihatkan pada gambar 3.7. Gambar 3.7. Pipa Luncur Universitas Sumatera Utara f. Pegas peredam Pegas peredam berfungsi untuk meredam hentakan pada saat pengujian berlangsung. Pegas peredam diperlihatkan pada gambar 3.8. Gambar 3.8. Pegas Peredam g. Test Rig Test rig ini berfungsi sebagai tempat helm dipasangkan pada saat melakukan pengujian. Test rig dapat dilihat pada gambar 3.9. Gambar 3.9. Test Rig h. landasan anvil Anvil merupakan landasan uji impak jatuh bebas helm yang di design mendekati bentuk benda yang berbenturan dengan penggunakan helm pada saat Universitas Sumatera Utara mengalami kecelakaan. Pada pengujian impak jatuh bebas, menggunakan tiga jenis anvil, yaitu anvil peluru, anvil plat datar dan anvil setengah lingkaran sepergti yang terlihat pada gambar 3.10. Anvil peluru di design menyerupai bentuk batu yang runcing yang memiliki sudut yang kecil. Anvil plat datar di design menyerupai bentuk jalan yang datar, sedangkan anvil setengah lingkaran di design menyerupai batu yang memiliki ukuran yang lebih besar. 1 2 3 1 anvil peluru, 2 anvil plat datar, 3 anvil setengah lingkaran Gambar 3.10. Landasan anvil i. Loadcell Alat Pengukur beban dan gaya Impak • Alat yang terlihat pada gambar 3.11. Ini berfungsi sebagai alat penerima beban dan pengukur gaya impak. • Merupakan sebuah sensor gaya yang bekerja menggunakan strain gage full bridge dengan tahanan SG 350 ohm • Kapasitas maksimum loadcell yang dipergunakan pada penelitian ini sebesar 30.000 kg beban statis. • Loadcell yang digunakan dalam penelitian ini sudah dikalibrasi oleh Komite Akreditasi Nasional KAN sebesar 20.000kg. Universitas Sumatera Utara • Untuk pemakaian pada program DAQ sistem dikalibrasi sebesar 3.500 kg. Gambar 3.11. Loadcell j. Ball End Penetrator Ball end penetrator dapat dilihat pada gambar 3.12. Gambar 3.12. Ball End Penetrator k. Anvil Support Anvil support dapat dilihat pada gambar 3.13. Anvil support berfungsi sebagai tempat dipasangnya berbagai jenis anvil yang digunakan selama meakukan pengujian. Gambar 3.13. Anvil Support Universitas Sumatera Utara l. Ring Stopper Ring stopper ini berfungsi untuk mengikat anvil support agar tidak bergesar bahkan sampai lepas pada saat proses pengujian berlangsung. Gambar ring stopper diperlihatkan pada gambar 3.14. Gambar 3.14. Ring Stopper Pada gambar 3.15 berikut ini akan diperlihatkan susunan alat pengukur beban Loadcell, mulai dari Loadcell, karet peredam, Ball End Penetrator dan Anvil Support serta Ring Stopper. Keterangan gambar 1. Loadcell 2. Karet peredam 1 3 2 5 4 Universitas Sumatera Utara 3. Anvil Support 4. Ring stopper 5. Ball End Penetrator Gambar 3.15. Posisi peletakan unvil Support dan loadcell m. Teplon Base Teplon Base ini berfungsi sebagai peredam, agar tidak terjadi kontak langsung antara Loadcell dengan Bottom base. Teplon base diperlihatkan pada gambar 3.16. Gambar 3.16. Teplon Base n. Bottom Base Bottom base ini berfungsi sebagai alas dasar dari perangkat alat Loadcell. Gambar bottom base diperlihatkan pada gambar 3.17. Gambar 3.17. Bottom Base Universitas Sumatera Utara o. Sensor Sensor ini berfungsi untuk mendeteksi ketinggian helm saat helm bergerak menuju anvil. Pada alat uji jatuh bebas ini, sensor diletakkan pada ketinggian 0,5m, 1m, 1,5m, 2m, 2,5m, 3m, 3,5m dan 4m. Sensor yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.18. Gambar 3.18. Sensor p. Pemegang Sensor Alat ini berfungsi sebagai tempat dudukan dari sensor. Alat ini dapat dilihat pada gambar 3.19. Gambar 3.19 Pemegang Sensor 3.2.2.1 DAQ Labjack U3-LV Alat ini diperlihatkan pada gambar 3.20. Alat ini berfungsi sebagai alat untuk menangkap sinyal gerak logam dengan ketinggian yang ditentukan. Selain Universitas Sumatera Utara itu alat ini juga dapat merekam data Aqusisi dari Loadcell yang akan dirubah menjadi data di komputer, sehingga diperoleh hasil grafik dari pengujian tersebut. Signal conditioning dan programable amplifier adalah rangkaian elektronik presisisi tinggi menggunakan IC AD524 dan AD584 untuk mengkondisikan signal elektrik dari loadcell dan diperbesar sampai 1000x. Rangkaian ini dilengkapi dengan programable Excitation voltage 2,5 volt, 5 volt dan 10 volt. Tegangan masukan untuk amplifier adalah -15 vdc, 0, +15vdc. Output amplifier 0-10 vdc. Gambar 3.20. DAQ Labjack U3-LV 3.2.2.2 Komputer Komputer berfungsi untuk mengolah data digital yang telah dihasilkan dari labjack menjadi data akusisi dan data dalam bentuk grafik. Gambar dari komputer ataupun laptop diperlihatkan pada gambar 3.21. Gambar 3.21. Komputer Universitas Sumatera Utara

3.3 Variabel Penelitian.