Analisis Torsional Stiffness pada Chassis Mobil Formula Student Menggunakan Metode FEA Berbasis Framework DAI5 – Alfito Singgih (2306228831)
Project Title
Analisis Torsional Stiffness pada Chassis Mobil Formula Student Menggunakan Metode FEA Berbasis Framework DAI5
Author Complete Name
Alfito Singgih
Project Title
Analisis Torsional Stiffness pada Chassis Mobil Formula Student Menggunakan Metode FEA Berbasis Framework DAI5
Author Complete Name
Alfito Singgih
Affiliation
Departemen Teknik Mesin, Universitas Indonesia
Abstract
Laporan ini membahas mengenai kekuatan chassis pada mobil Formula Student dan pengaruhnya terhadap mobil pada saat cornering dengan mengintegrasikannya menggunakan Framework DAI5. Laporan ini menguraikan bagaimana struktur chassis dapat memengaruhi sebuah mobil dalam melakukan cornering. Hasil
Author Declaration
- Deep Awereness (of) I
Sebagai penulis, saya menyadari pentingnya memahami secara mendalam kemampuan, keterbatasan, dan peran saya dalam proyek ini. Kesadaran ini mendorong saya untuk mengevaluasi pemahaman teknis saya tentang mekanika struktur, khususnya terkait perilaku torsi pada chassis kendaraan, serta kemampuan saya dalam menggunakan metode FEA secara efektif. Saya memahami bahwa keakuratan analisis sangat bergantung pada ketelitian dalam membangun model, pemilihan boundary condition yang tepat, dan interpretasi hasil simulasi. Dengan kesadaran ini, saya dapat mengidentifikasi aspek-aspek yang perlu saya tingkatkan, seperti memperdalam penguasaan software FEA dan memperkaya pemahaman teoritis, agar analisis yang saya lakukan dapat menghasilkan data yang valid dan dapat dipertanggungjawabkan.
- Intention of the project activity
Niat utama saya dalam proyek ini adalah untuk mengembangkan chassis mobil Formula Student yang tidak hanya ringan dan ergonomis, tetapi juga memiliki kekakuan torsi yang optimal untuk mendukung performa kendaraan secara keseluruhan. Dengan menggunakan metode FEA berbasis framework DAI5, saya berupaya menghasilkan pendekatan analisis yang sistematis dan komprehensif. Intensi ini mencakup keinginan untuk menghasilkan desain chassis yang memenuhi standar kompetisi Formula Student, meningkatkan efisiensi kerja tim melalui data yang akurat, serta mengembangkan kemampuan analitis dan teknis saya di bidang rekayasa otomotif.
Introduction
- Background
Dalam kompetisi Formula Student, setiap aspek desain kendaraan memiliki dampak besar terhadap hasil akhir kompetisi. Mobil harus dapat bermanuver tajam, ber akselerasi maksimal, dan yang paling penting adalah dapat menjamin keselamatan bagi driver.
- Initial Thinking
Pada tahap awal pengerjaan analisis torsional stiffness chassis mobil Formula Student, pemikiran saya berfokus pada pentingnya memahami karakteristik struktural chassis serta bagaimana torsi dapat memengaruhi performa kendaraan di lintasan. Saya mempertimbangkan bahwa chassis harus memiliki keseimbangan antara kekakuan (stiffness) dan bobot (weight) agar dapat memberikan handling yang responsif tanpa mengorbankan kecepatan dan efisiensi. Untuk itu, saya merencanakan penggunaan metode FEA karena teknik ini memungkinkan simulasi perilaku chassis secara detail tanpa perlu membuat banyak prototipe fisik. Selain itu, saya mulai merancang pendekatan kerja yang sistematis: memulai dari pembuatan model CAD, mendefinisikan material dan boundary conditions, hingga melakukan analisis simulasi untuk mendapatkan nilai torsional stiffness yang akurat. Di tahap ini, saya juga memikirkan tantangan potensial seperti kesulitan dalam validasi hasil simulasi dengan data eksperimental serta kompleksitas dalam penyederhanaan model tanpa kehilangan akurasi hasil.
Metode dan Prosedur
- Idealization
Asumsi Teknik:
- Chassis dianalisis tanpa mempertimbangkan beban dinamis
- Fixed points pada roda belakang dan free-vertical axis bada roda depan
- Sambungan member chassis diasumsikan sempurna
- Shock diganti menggunakan rod
- Instruction
Spesifikasi Chassis:
- Berat Chassis: 39,1 kg
- CoG: 634,7 mm dari front axle
- ยฝ Wheel Track: 0,544 m
- Weight Distribution: 40/60
- Roll Stiffness: 190.30
Perhitungan
Torsional Stiffness = Force yang diberikan x ยฝ Wheel Trackselisih sudut rotasi
Torsional Stiffness = 3136 x 0,5441,507 =1132 Nm/deg
Result and Discussion
Berdasarkan Chassis Torsional Rigidity Analysis for a Formula SAE Racecar (Hubbard D. Vellie) rasio perbandingan chassis stiffness dengan roll stiffness yang paling bagus adalah 4-10x dan telah didapatkan perbandingan dari design mobil yang telah dibuat yaitu 5,9x. Hal ini berdampak cornering pada mobil ini menjadi lebih baik dengan design chassis yang telah dibuat.
Conclusion, Closing Remarks, Recommendations
Melalui analisis torsional rigidity pada chassis mobil Formula Student menggunakan metode FEA berbasis framework DAI5, diperoleh pemahaman yang lebih dalam tentang bagaimana kekakuan torsi mempengaruhi performa kendaraan secara keseluruhan. Dengan pendekatan yang sistematis mulai dari perencanaan awal, idealisasi model, hingga simulasi dan interpretasi hasil dapat disimpulkan bahwa chassis yang memiliki kekakuan torsi tinggi berkontribusi langsung terhadap kestabilan, handling, dan keamanan mobil di lintasan. Penggunaan metode FEA memungkinkan evaluasi struktur chassis secara efisien tanpa perlu prototipe fisik, sementara framework DAI5 membantu menjaga ketelitian proses analisis berdasarkan kesadaran diri, niat yang jelas, pemikiran awal, eksplorasi mendalam, dan refleksi hasil. Secara keseluruhan, pendekatan ini menunjukkan bahwa kombinasi antara ketepatan teknik dan kedalaman berpikir kritis menjadi kunci untuk menghasilkan desain chassis yang optimal untuk kompetisi Formula Student.
Acknowledgements
Dengan penuh rasa syukur, saya memanjatkan puji kepada Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya yang telah memungkinkan saya untuk terus belajar dan berkembang sepanjang perjalanan akademik ini. Saya juga menyampaikan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada Prof. Dr. Ir. Ahmad Indra Siswantara atas bimbingan, arahan, dan ilmu yang beliau berikan dalam mata kuliah Metode Numerik, yang sangat membantu saya dalam memahami materi serta menyelesaikan tugas besar Ujian Tengah Semester Genap ini. Selain itu, saya mengucapkan terima kasih kepada Prof. DAI atas arahannya dalam mengintegrasikan ilmu teknik dengan nilai-nilai keislaman, sehingga pembelajaran ini menjadi lebih bermakna, tidak hanya dari sisi teknis, tetapi juga dalam membentuk karakter dan meningkatkan kesadaran moral.
References
- Velie, H. D. Chassis torsional rigidity analysis for a Formula SAE racecar.
- Krzikalla, D., Mesicek, J., Petru, J., Sliva, A., & Smiraus, J. Analysis of torsional stiffness of the frame of a Formula Student vehicle.
- Adams, H. Chassis engineering: Chassis design, building & tuning for high performance handling.
