Perancangan dan Analisis Kekuatan Sepeda Listrik Perkotaan Berbahan Komposit Serat Karbon

Ichanul Taqwim, Prof. Ir. Heru Santoso Budi R., M.Eng., Ph.D., IPM., ASEAN Eng.

2024 | Skripsi | TEKNIK MESIN

Dalam beberapa tahun terakhir, jumlah pengguna kendaraan bermotor di

daerah perkotaan terus meningkat. Hal tersebut menimbulkan dampak yang

signifikan pada lingkungan perkotaaan seperti peningkatan polusi udara,

ketergantungan bahan bakar minyak, dan masalah kesehatan yang akan merugikan

manusia. Salah satu usaha yang efektif dalam mengatasi masalah tersebut adalah

pengembangan kendaraan listrik. Banyak sekali jenis kendaraan listrik yang

tersedia, salah satu yang populer adalah sepeda listrik, terutama didaerah perkotaan.

Dalam pengembangan sepeda listrik, perancangan frame menjadi aspek kunci.

Perancangan frame yang baik, nyaman untuk pengendara, estetika yang menarik,

dan material yang kuat serta berat yang optimal sangat dibutuhkan. Pemilihan

material komposit karbon menjadi salah satu solusinya.

Dalam melakukan perancangan frame yang ergonomis, penentuan dimensi

masing-masing komponen perlu dilakukan dan disesuaikan dengan geometri tubuh

manusia. Pemodelan frame menggunakan software Autodesk Inventor Professional

2023 dan kekuatan struktur frame dianalisis menggunakan metode elemen hingga.

Pada analisis struktur menggunakan pembebanan statis pada kondisi sitting pedal

dan standing pedal yang dilakukan di software Ansys 2023 RI 1. Selain itu variasi

arah serat karbon juga dilakukan untuk mencari orientasi serat yang optimal dan

menghasilkan kekuatan terbaik.

Desain frame yang di rancang dinyatakan aman jika mempunya nilai

kegagalan Tsai-Wu, Tsai-Hill, Hashin, dan Maksimum Stress kurang dari 0,333.

peneliti menetapkan bahwa desain variasi arah serat frame sepeda yang paling baik

adalah variasi arah serat [0/90/45/-45/-90/0] dipilih dalam perancangan ini dan

mempunyai berat 1.368 gram

In recent years, the number of motor vehicle users in urban areas has

continued to increase. This has had a significant impact on the urban environment,

such as increased air pollution, dependency on fossil fuels, and health issues that

are detrimental to humans. One effective way to address these problems is the

development of electric vehicles. There are many types of electric vehicles

available, one of the most popular being electric bicycles, especially in urban areas.

In the development of electric bicycles, frame design becomes a key aspect. A well-

designed frame that is comfortable for the rider, aesthetically pleasing, and made

of strong material with optimal weight is highly necessary. The selection of carbon

composite material is one of the solutions.

In designing an ergonomic frame, determining the dimensions of each

component is necessary and must be adjusted according to human body geometry.

Frame modeling is done using Autodesk Inventor Professional 2023, and the

structural strength of the frame is analyzed using the finite element method. In the

structural analysis, static loading is applied under sitting pedal and standing pedal

conditions, using Ansys 2023 R1 software. Additionally, variations in carbon fiber

orientation are carried out to find the optimal fiber orientation that results in the

best strength.

The designed frame is considered safe if it has Tsai-Wu, Tsai-Hill, Hashin,

and Maximum Stress failure values of less than 0.333. The researchers concluded

that the best variation in fiber orientation for the bicycle frame design is [0/90/45/-

45/-90/0], which was selected for this design, and the frame weighs 1,368 grams. 

Kata Kunci : Kata kunci: Sepeda listrik, frame, komposit karbon