Analisis Statis Komponen Bell Crank pada Mobil Listrik dengan Finite Element Analysis
DOI:
https://doi.org/10.70609/metrotech.v4i2.7125Kata Kunci:
Bell crank, Kendaraan listrik, Metode elemen hinggaAbstrak
Bell crank merupakan komponen penting dalam sistem suspensi kendaraan listrik yang berperan dalam mengubah arah dan distribusi gaya dari roda ke sistem redaman. Kekuatan struktural dan pemilihan material menjadi faktor utama yang memengaruhi kinerja dan keandalan komponen ini. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan material paling optimal yang digunakan pada komponen bell crank kendaraan listrik berdasarkan analisis kekuatan struktur. Metode yang digunakan adalah simulasi statik dengan pendekatan Finite Element Analysis (FEA) menggunakan pembebanan sebesar 10.000 N pada bagian moving pivot, serta fixed geometry pada bagian fixed pivot. Tiga variasi material dibandingkan, yaitu Magnesium AZ91D, AISI 1045, dan Aluminium 2024-T3. Parameter evaluasi meliputi tegangan von mises, displacement maksimum, dan nilai safety factor. Hasil simulasi menunjukkan bahwa ketiga material memiliki nilai tegangan von mises serupa di kisaran 83 MPa, yang masih berada di bawah batas luluh masing-masing material. AISI 1045 menunjukkan performa terbaik dengan displacement terkecil (0,004 mm) dan safety factor tertinggi (5,396), sehingga dinilai paling optimal untuk aplikasi bell crank. Penelitian ini menyarankan pengembangan lanjutan berupa analisis kondisi dinamis dan pembebanan berulang, serta validasi eksperimental untuk meningkatkan akurasi hasil. Selain itu, analisis efisiensi bobot melalui pendekatan specific strength serta penerapan fitur optimasi desain pada perangkat lunak CAD/CAE diusulkan guna mendukung perancangan komponen yang lebih ringan dan tetap kuat. Temuan ini diharapkan dapat berkontribusi terhadap pengembangan desain struktural kendaraan listrik yang efisien dan andal.
Referensi
[1] A. M. Sharma, S. Konwar Roy, A. R, and N. Das Thaikoothattil, “Structural analysis of bellcrank in a pullrod suspension system in an FSAE prototype,” Journal of University of Shanghai for Science and Technology, vol. 23, no. 10, pp. 236–246, Oct. 2021, doi: 10.51201/JUSST/21/10743.
[2] T. Shi, F. Zhao, H. Hao, and Z. Liu, “Costs, Benefits and Range: Application of Lightweight Technology in Electric Vehicles,” SAE INTERNATIONNAL, Apr. 2019. doi: 10.4271/2019-01-0724.
[3] S. Thillikkani and M. Nataraj, “Fatigue life prediction of heavy vehicle suspension system under varying load conditions,” Advances in Mechanical Engineering, vol. 12, no. 11, 2020, doi: 10.1177/1687814020968325.
[4] K. Nopová et al., “Processing of AZ91D Magnesium Alloy by Laser Powder Bed Fusion,” Applied Sciences (Switzerland), vol. 13, no. 3, Feb. 2023, doi: 10.3390/app13031377.
[5] R. Karimbaev, S. Choi, Y. S. Pyun, and A. Amanov, “Mechanical and tribological characteristics of cladded AISI 1045 carbon steel,” Materials, vol. 13, no. 4, Feb. 2020, doi: 10.3390/ma13040859.
[6] H. I. Khalaf, R. Al-Sabur, A. Kubit, Ł. Święch, K. Żaba, and V. Novák, “Experimental Investigation of Load-Bearing Capacity in EN AW-2024-T3 Aluminum Alloy Sheets Strengthened by SPIF-Fabricated Stiffening Rib,” Materials, vol. 17, no. 8, Apr. 2024, doi: 10.3390/ma17081730.
[7] A. Halim, Ilmawan Suryapradana, Radear N.S., Gheitsa Z.S., and Akbar P., “Analisis Struktur Rangka Box Fermentasi Biji Kakao Menggunakan Metode Elemen Hingga,” Jurnal Rekayasa Mesin, vol. 20, no. 1, pp. 105–114, Apr. 2025, doi: 10.32497/jrm.v20i1.6092.
[8] C. M. Enloe and H. Mohrbacher, “A Perspective on Materials Selection for Body Structure Lightweighting in Battery Electric Vehicles,” SAE INTERNATIONAL, Mar. 2022. doi: 10.4271/2022-01-0233.
[9] “Magnesium AZ91D-F, Cast Alloy Material Properties Datasheet,” Starmet Corp. Accessed: May 17, 2025. [Online]. Available: https://www.teko.it/uploads/manuali/materiali/AZ91D.pdf
[10] “AISI 1045 Medium Carbon Steel – Material Properties Datasheet,” Gravity Cast Pvt. Ltd. Accessed: May 17, 2025. [Online]. Available: https://gravitycastindia.com/images/resources/ferrouspdf/AISI%201045.pdf
[11] P. J. Blau et al., Metals Handbook Desk Edition. ASM International, 1998.
[12] L. Y. Yang, H. N. Hu, C. Y. Pang, H. Z. Xie, and G. D. Wang, “Effect of Mesh Density on the Estimation of Stress Intensity Factors Evaluated by Interaction Integral in the Experiment,” Exp Tech, vol. 47, no. 5, pp. 959–971, Oct. 2023, doi: 10.1007/s40799-022-00606-0.
[13] C. Pisarciuc, I. Dan, and R. Cioară, “The Influence of Mesh Density on the Results Obtained by Finite Element Analysis of Complex Bodies,” Materials, vol. 16, no. 7, p. 2555, Mar. 2023, doi: 10.3390/ma16072555.
[14] A. N. Eraslan, “Von Mises? yield criterion and nonlinearly hardening rotating shafts,” Acta Mech, vol. 168, no. 3–4, pp. 129–144, Apr. 2004, doi: 10.1007/s00707-004-0088-z.
[15] Z. Zhang, “Application of finite element analysis in structural analysis and computer simulation,” Applied Mathematics and Nonlinear Sciences, vol. 9, no. 1, Jan. 2024, doi: 10.2478/amns.2023.1.00273.
[16] F. Arif Budiman, A. Septiyanto, A. Dwi Nur Indriawan Musyono, R. Setiadi Jurusan Teknik Mesin, F. Teknik, and U. Negeri Semarang Kampus Unnes Sekaran, “Analisis Tegangan von Mises dan Safety Factor pada Chassis Kendaraan Listrik Tipe In-Wheel,” 2021. [Online]. Available: https://jurnal.polines.ac.id/index.php/rekayasa
[17] D. Bleiker, “Uncertainty Related to Factor of Safety.” [Online]. Available: https://www.researchgate.net/publication/384191180
Unduhan
Diterbitkan
Terbitan
Bagian
Lisensi
Hak Cipta (c) 2025 Ujiburrahman, Ardiansyah Arum, Candan Tabayyun
Artikel ini berlisensi Creative Commons Attribution 4.0 International License.
