42 BAB III. Metodologi Penelitian III.1 Diagram Alir Penelitian Metodologi dari penelitian tesis “Analisis Statik Bus Konversi Listrik Berbasis Ladder Frame Chassis” dapat diketahui melalui diagram alir yang ditunjukkan pada Gambar III.1. Penelitian akan dimulai dengan studi literatur dan studi lapangan untuk memahami metode pemodelan yang akan dibuat. Kemudian dari pemodelan CAD dilakukan perancangan menggunakan FEA pada struktur sasis. Analisis numerik terkait aspek simulasi statik dilakukan untuk mengetahui mechanical safety dan gaya reaksi pada pegas struktur sasis bus listrik. Gambar III.1 Diagram alir penelitian Ya Ya Defleksi pegas daun simulasi tervalidasi hasil teoritik . Tidak Selesai A Analisis statik pada sasis Variasi kekakuan pada pegas daun Model memenuhi mesh independence test. Tidak Mulai Studi literatur dan lapangan Pemodelan CAD CoG sasis CAD sesuai data CoG dlapangan. Pembuatan model FEM sasis A Ya Tidak Kesimpulan 43 Pada penelitian tesis ini, dimulai dari pengamatan dan pengukuran yang dilakukan dilapangan untuk menyesuaikan ukuran dimensi pada desain SolidWork. Tujuan dari pemilihan material untuk mencari berat komponen pada upper struktur dan menentukkan center of gravity pada model sasis. Seperti yang disajikan pada Gambar III. 2 Diagram Alir Pembuatan desain menggunakan SolidWork. Gambar III.2 Diagram alir pembuatan desain menggunakan solidwork Pada penelitian tesis ini simulasi numerik dilakukan dengan menggunakan ALTAIR Hypermesh dengan tahapan sebagaimana ditunjukkan pada Gambar III.3. Pembahasan dimulai dari pemodelan menggunakan finite element dan uji konvergensi mesh selanjutnya dibahas pada sub-Bab III.3 Mulai Studi literatur dan lapangan Proses desain SolidWork Pendefinisian material Perhitungan berat komponen struktur Penentuan Center of Gravity Selesai 44 Gambar III.3 Diagram alir pembuatan model finite element III.2 Desain Solid Model Tipikal kendaraan ladder frame atau BoF (body on frame) dipisahkan menjadi 2 bagian struktur besar. Poin-poin penting harus digabungkan menjadi kesatuan efektif yang memungkinkan mobil mencapai performa yang diinginkan (Salzano dkk., 2009). Spesifikasi dari desain upperstruktur sangat menentukan performa bus dijalan, terutama aspek stability dan durability. Aspek keselamatan harus menjadi hal yang sangat penting dalam mendesain sasis. Oleh karena itu, desain harus dibuat sedemikian rupa sehingga apabila terjadi benturan tidak sampai ke pengemudi. Berdasarkan parameter dimensi bus pada Gambar III.4 dimodelkan dalam bentuk solid model yang merepresentasikan bus secara aktual. Perhitungan Material properties Distribusi pembebanan Boundary condition Hasil simulasi numerik Uji konvergensi mesh Selesai Variasi kekakuan pada suspensi pegas daun Mulai Finite element model 45 CoG pada upperstructure bus dihasilkan dari olah data Solidwork dengan perintah mass properties di tampilan. Sub-assembly terdiri dari komponen, eksterior (kaca, panel, bumper dan bagasi) dan interior (frame, dashboard dan 32 kursi). Gambar III.4 Spesifikasi desain dan CoG upper structure Sasis menjadi dasar untuk dudukan upper structure. Maka, sasis harus terbuat dari material ulet. Pada penelitian ini sasis yang digunakan adalah ISUZU NQR71 untuk medium bus. Berdasarkan parameter dimensi sasis bus dibuat dari solid model yang merepresentasikan sasis secara aktual. Selain itu, penempatan untuk komponen elektrik perlu diperhatikan seperti yang ditujukkan pada Gambar III.5 model sasis setelah pelepasan komponen mesin dan trasmisi. Untuk perhitungan CoG tiap kondisi akan dibahas selanjutnya. Gambar III.5 Spesifikasi desain sasis isuzu NQR 71 dan CoG pada saat pelepasan mesin Tiap penempatan dudukan bracket komponen elektrik dan CoG pada sasis diukur dari pusat koordinat (0,0,0) ke arah sumbu x dalam mm, seperti yang diperlihatkan pada Gambar III.6 terdapat 7 bracket terdiri dari cooling system, CATL battery 1, 46 CATL battery 2, hv junction box, accu, motor penggerak dan DCDC converter. Bracket ini berfungsi sebagai penopang komponen elektrik, setiap penempatan komponen elektrik harus terintegrasi dan terhubung satu dengan yang lain. Agar berfungsi dengan baik dan jika terjadi kendala dapat diperbaiki dengan mudah. Gambar III. 6 Penempatan komponen elektrik dan letak CoG pada tiap kondisi Nilai CoG diperoleh dengan cara perhitungan berdasarkan dari persamaan (3). Berikut rekap hasil perhitungan CoG disajikan pada Tabel III.1 dihasilkan dari 4 kondisi, yang pertama ketika sasis sebelum modifikasi di mana sasis masih menggunakan mesin pembakaran dalam, kedua setelah pelepasan mesin dan transmisi, ketiga pemasangan komponen elektrik, keempat dari data solidwork desain terdiri atas sub-assembly dari komponen sistem elektrik. Tabel III. 1 Berikut hasil perhitungan dari 4 kondisi Perbandingan persentasi error didapatkan dengan cara, membandingkan hasil dari kondisi setelah pemasangan komponen elektrik dan model CAD seperti yang tertera pada Tabel III.2. Dari persamaan (6) diperoleh perbandingan error CoG arah sumbu x dalam mm sebesar 1,8%. Hasil perbandingan error menunjukan kurang dari 5%, dengan tujuan agar model CAD bisa diproses ke tahap selanjutnya yaitu finite CoG (mm) Sebelum modifikasi Setelah pelepasan mesin Setelah pemasangan elektrik Model CAD x 1691,7 2112 2151,4 2190,2 47 element modelling. III.3 Finite Element Modelling Desain sasis yang kompleks memerlukan penyederhanaan dari solid model menjadi surface model seperti Gambar III.7. Hal ini dikarenakan tebal komponen lebih kecil dari lebar dan panjang sehingga dapat disederhanakan menjadi model 2D untuk mengefisienkan beban perhitungan numerik. Selain itu, tipe surface yang digunakan adalah thin shell. Proses pembuatan model 2D dan analisis finite element dilakukan menggunakan software Altair Hypermesh. Metode Midsurface mengubah dari model solid menjadi terekstraksi di tengah, bagian atas dan bawah. Setelah itu, ketebalan tersebut bisa didefinisikan sesuai ukuran tebal model sub- assembly solid. Jika mesh pada 2D surface telah dibuat maka akan menjadi 2D shell element. Gambar III. 7 Surface model sasis Permasalahan akan ditemui saat melakukan midsurface model 3D dari SolidWork, antara lain tidak terkoneksinya surface, salinan surface dan hilangnya surface. Opsi geometri cleanup memungkinkan untuk memperbaiki data surface agar sempurna dalam mereperesentasikan model 2D. Opsi melingkar washer split disekitar lubang pada surface, untuk menghindari mesh yang tidak teratur. Aturan saat melakukan meshing, mesh harus smooth dan teratur perlu diketahui analisis didasarkan pada mesh maka kualitas mesh adalah kuncinya. Menggunakan tipe elemen yang paling sederhana sesuai dengan tipe analisis yang diinginkan.