Tesis Analisis Rangka Motosikal

Dengan Nama ALLAH Yang Maha Pemurah Lagi Maha Mengasihani Sekalung budi kepada kedua ibu-bapa tercinta Hj. Mohd Masripan B. Rosdi dan Hjh. Nasiah Bt. Hj. Abdul Hamid, Along sekeluarga dan juga Angah sekeluarga dan juga kaum keluarga serta sahabat handai kerana memahami pahit jerih selama ini. Serta doa dan pengorbanan mereka tidak dapat dinilai. Buat sahabat di kampung dan juga UTM, ex-Lumpit elmi, maing, jun, wadi dan ketua blok, member-member K27, Team-team bola Mekanikal, rakan-rakan seperjuangan Fakulti Kejuruteraan Mekanikal, terima kasih diatas segala pertolongan dan tunjuk ajar selama ini. Tidak lupa buat para penyewa kereta sewa terima kasih diatas sewaan anda semua. Tanpa anda tiadalah makna 019-7898206. Buat cikgu dan engineer petroleum terima kasih kerana menjadi jam locengku selama ini. Dan yang terakhir buat insan yang memberikan sumber inspirasi “S.M.I”. Terima kasih diatas segala bantuan dan sokongan dan dorongan yang diberikan selama ini. Semoga Allah S.W.T memberkati dunia dan akhirat dan melimpahkan kurnia keatas kita seluruh alam.

PENGHARGAAN

Segala puji bagi ALLAH S.W.T serta selawat keatas junjungan Rasullah S.A.W. dengan limpah kurnianya dapat akhinya saya menyiapkan Projek Sarjana Muda ini. Disini saya inigin merakamkan jutaan terima kasih dan penghargaan kepada penyelia saya iaitu Dr. Hishamuddin Alham diatas segala nasihat dan juga tunjuk ajar dari beliau.

Seterusnya ucapan terima kasih buat kaum keluarga tersayang, rakan-rakan seperjuangan yang telah memberi dorongan dan semangat dalam usaha menghasilkan Projek Sarjana Muda ini.

Tidak lupa juga sekalung budi buat para juruteknik makmal khasnya Makmal Pepejal yang telah bersama-sama membantu dan memberikan tunjuk ajar dalam menyiapkan ujikaji makmal ini.

Akhir kata dari saya terima kasih diucapkan kepada kesemua mereka. Hanya ALLAH S.W.T. yang mampu membalas budi baik mereka semua.amin

Maszor Amir B. Mohd Masripan Fakulti Kejuruteraan Mekanikal Universiti Teknologi Malaysia Johor Darul Takzim

ABSTRAK

Dewasa kini pembangunan terhadap analisis struktur kerangka kenderaan adalah amat penting bagi menjamin keselamatan dan ketahanan sesebuah rangka motosikal. Secara umumnya pelbagai rekabentuk rangka telah direka. Setiap rekabentuk mempunyai kelebihan dan kekurangan. Namun begitu matlamat rekabentuk ini adalah sama iaitu mencapai tahap kestabilan yang tinggi. Didalam tesis ini perbandingan telah dijalankan antara ujikaji makmal dengan analisis Nastran ( perisian komputer ). Dengan itu analisis perbandingan dapat dilihat antara kedua-dua kaedah yang akhirnya akan memberikan satu keputusan.daripada analsis yang telah dijalankan diapati ujikaji makmal menghasilkan tegasan yang lebih tinggi berbanding analsis Nastran

ABSTRACT

Nowadays the development of structural analysis is very important due to the safetyness of motorcycle chassis. Generally there are many types of design and all design has its own advantages and disadvantages. But the main purpose of the design is to have the highest stability. This thesis will compare between experimental and Nastran analysis. With that a final result will be obtained between both methods. From the result, the stress from experimental are higher than Nastran analysis.

vii

ISI KANDUNGNAN

BAB

PERKARA

MUKA SURAT

Dedikasi

iii

Penghargaan

iv

Abstrak

v

Abstract

vi

Isi Kandungan Senarai Rajah

x

Senarai Jadual

xii

Senarai Graf

xiv

Senarai Simbol

xvi

Senarai Singkatan

BAB I

PENGENALAN 1.1 Pendahuluan

1

1.2 Objektif Tesis

2

1.3 Skop Tesis

3

viii

BAB II

KAJIAN LITERATUR 2.1 Rekabentuk Rangka Motosikal

3

2.2 Jenis Rangka Motosikal

4

2.3 Sifat-sifat Bahan Dalam Penghasilan Rangka Motosikal 2.4 Logam-Logam Dalam Penghasilan Rangka

13 14

2.5 Daya-Daya Yang Bertindak Pada Rangka Motosikal

BAB III

BAB IV

16

LEDINGAN 3.1 Pengenalan Ledingan

20

3.2 Teori Ledingan

21

3.3 Jenis-Jenis Ledingan

22

KAEDAH UNSUR TERHINGGA 4.1 Pengenalan Analisis Unsur Terhingga

34

4.3 Cara FEA Berfungsi

35

4.4 Langkah Penyelesaian Masalah Unsur Terhingga

BAB V

36

NASTRAN 4.51 5.1 Pengenalan NASTRAN 4.51

40

5.2 Proses Penyelesaian Masalah Menggunakan Perisian Nastran

BAB VI

41

PENERANGAN UJIKAJI 6.1 Ujikaji 1: Pembebanan Daya Menegak

44

6.2 Ujikaji 2 : Pembebanan Daya Kilas

45

6.3 Masalah Ketika Melakukan Ujikaji

47

ix

BAB VII

BAB VIII

ANALISIS PENGIRAAN 7.1 Sifat Bahan

48

7.2 Contoh Pengiraan

48

PERBINCANGAN 8.1 Perbincangan Graf

51

8.2 Ujikaji Makmal

51

8.3 Perbincangan Graf Tegasan Melawa Daya Beban Rangka 125z

54

8.3 Perbincangan Graf tegasan Melawan Daya Kilas Rangka 125z

61

8.4 Perbincangan Graf Tegasan Melawan Daya Beban Rangka RZ

67

8.5Perbincangan Graf Tegasan Melawan Daya Kilas Rangka RZ

76

8.6 Perbandingan Rangka 125z dan Juga Rangka RZ

BAB IX

87

KESIMPULAN DAN CADANGAN MASA DEPAN 9.1 Kesimpulan

89

9.2 Cadangan Masa Depan

90

RUJUKAN

92

LAMPIRAN

94

SENARAI RAJAH

RAJAH

TAJUK

MUKA SURAT

Rajah 2.1

Rangka Cradle frame

6

Rajah 2.2

Gambar rangka Cradle Frame bersama enjin

6

Rajah 2.3

Gambar Duplex Cradle Frame

7

Rajah 2.4

Gambar Motosikal Berangka Triangulated Frame 8

Rajah 2.5

Gambar rangka Tubular Backbone

Rajah 2.6

Gambar Rangka Under Bone

10

(a) Motosikal Kriss 110

11

(b) Gambar Kerangka Skuter

11

(c) Gambar Rangka Under-Bone

11

Rajah 2.7

Gambar Rangka Fabricated Back-bone

12

Rajah 2.8

(a) Gambar Rangka Delta Box

13

(b)Gambar Motosikal YZF R-1 Yamaha

13

Rajah 2.9

Rajah Tindakan Daya Berat (Mg)

18

Rajah 2.10

Gambar Kedudukan Beban Tumpu (F)

19

Rajah 2.11

Gambar Daya Kilasan (T) Yang Bertindak Pada Rangka

20

Rajah 2.15

Gambar Momen (M) Pada Rangka

21

Rajah 3.1

Gambar Torsional Buckling

24

Rajah 3.2

Gambar Bending Buckling

25

Rajah 3.3

Gambar Ledingan Mampatan

25

Rajah 3.4

Gambar Selinder Yang Mengalami Ledingan

26

Rajah 3.5

Rasuk Yang Mengalami Lenturan Dan Piuhan

27

SENARAI RAJAH

RAJAH

TAJUK

Rajah 3.6

Rajah Menunjukan Rasuk Yang

MUKA SURAT

Mengalami Piuhan Rajah 3.7

Rajah Menunjukan Ledingan Syaf Yang Dikenakan Daya Putaran

Rajah 3.8

37

Rajah Menunjukan Analisis NASTRAN Terhadap Sebuah Selinder

Rajah 6.1

34

Rajah Menunjukan Elemen-Elemen Pada Sebuah Kerangka

Rajah 5.1

31

Rajah Menunjukan Kedudukan Ledingan Yang Terjadi

Rajah 4.1

31

Rajah Menunjukan Tidakan Vektor PA,BC, CA Dan PB

Rajah 3.9

28

44

Gambar Rangka 125 Dikenakan Beban Gantung

46

Rajah 6.2

Gambar Rangka 125z Dikenakan Daya Kilas

48

Rajah 8.01

Kedudukan Titik Tolok Terkan Pada

Rajah 8.02

Rangka 125z

55

Kedudukan Titik Tolok Terikan Rangka RZ

55

SENARAI JADUAL

JADUAL

PERKARA

MUKASURAT

Jadual 7.1

Jadual Sifat Bahan

50

Jadual 8.2.1

Jadual Daya Beban Dan Tegasan Titik 1

56

Jadual 8.2.2

Jadual Daya Beban Dan Tegasan Titik 2

57

Jadual 8.2.3

Jadual Daya Beban Dan Tegasan Titik 3

58

Jadual 8.2.4

Jadual Daya Beban Dan Tegasan Titik 4

60

Jadual 8.2.5

Jadual Daya Beban Dan Tegasan Titik 5

61

Jadual 8.2.6

Jadual Daya Beban Dan Tegasan Titik 6

62

Jadual 8.3.1

Jadual Titik 1 Tegasan Dan Daya Kilas

64

Jadual 8.3.2

Jadual Titik 2 Tegasan Dan Daya Kilas

65

Jadual 8.3.3

Jadual Titik 3 Tegasan Dan Daya Kilas

67

Jadual 8.3.4

Jadual Titik 4 Tegasan Dan Daya Kilas

68

Jadual 8.3.5

Jadual Titik 5 Tegasan Dan Daya Kilas

69

Jadual 8.3.6

Jadual Titik 6 Tegasan Dan Daya Kilas

70

Jadual 8.4.1

Jadual Titik Daya Tegasan Titik 1

72

Jadual 8.4.2

Jadual Titik Daya Tegasan Titik 2

73

Jadual 8.4.3

Jadual Titik Daya Tegasan Titik 3

74

Jadual 8.4.4

Jadual Titik Daya Tegasan Titik 4

75

Jadual 8.4.5

Jadual Titik Daya Tegasan Titik 5

76

Jadual 8.4.6

Jadual Titik Daya Tegasan Titik 6

77

Jadual 8.4.7

Jadual Titik Daya Tegasan Titik 7

78

Jadual 8.5.1

Jadual Titik Tegasan Dan Daya Kilas Titik 1

80

Jadual 8.5.2

Jadual Titik Tegasan Dan Daya Kilas Titik 2

81

SENARAI JADUAL

JADUAL

PERKARA

MUKASURAT

Jadual 8.5.3

Jadual Titik Tegasan Dan Daya Kilas Titik 3

82

Jadual 8.5.4

Jadual Titik Tegasan Dan Daya Kilas Titik 4

83

Jadual 8.5.5

Jadual Titik Tegasan Dan Daya Kilas Titik 5

84

Jadual 8.5.6

Jadual Titik Tegasan Dan Daya Kilas Titik 6

85

Jadual 8.5.7

Jadual Titik Tegasan Dan Daya Kilas Titik 7

86

SENARAI GRAF

NO. GRAF

TAJUK

Rajah 8.2.2

Graf Tegasan Melawan Daya Beban Pada Titik 2 Rangka 125z

Rajah 8.2.3

70

Graf Tegasan Melawan Daya Kilasan Titik6 Rangka 125z

Rajah 8.4.4

69

Graf Tegasan Melawan Daya Kilasan Titik 5 Rangka 125z

Rajah 8.3.6

67

Graf Tegasan Melawan Daya Kilasan Titik 4 Rangka 125z

Rajah 8.3.5

66

Graf Tegasan Melawan Daya Kilasan Titik 3 Rangka 125z

Rajah 8.3.4

64

Graf Tegasan Melawan Daya Kilasan Titik 2 Rangka 125z

Rajah 8.3.3

63

Graf Tegasan Melawan Daya Kilasan Titik1 Rangka 125z

Rajah 8.3.2

62

Graf Tegasan Melawan Daya Beban Titik 5 dan 6 Rangka 125z

Rajah 8.3.1

60

Graf Tegasan Melawan Daya Beban Titik 5 Rangka 125z

Rajah 8.2.6

59

Graf Tegasan Melawan Daya Beban Titik 4 Rangka 125z

Rajah 8.2.5

58

Graf Tegasan Melawan Daya Beban Titik 3 Rangka 125z

Rajah 8.2.4

MUKA SURAT

71

Graf Tegasan Melawan Daya Beban Titik 1 Rangka RZ

75

SENARAI GRAF

RAJAH

TAJUK

Rajah 8.4.5

Graf Tegasan Melawan Daya Beban Titik 1 Rangka RZ

Rajah 8.4.6

84

Graf Tegasan Melawan Daya Kilas Titik 6 Rangka RZ

Rajah 8.5.7

83

Graf Tegasan Melawan Daya Kilas Titik 5 Rangka RZ

Rajah 8.5.6

82

Graf Tegasan Melawan Daya Kilas Titik 4 Rangka RZ

Rajah 8.5.5

81

Graf Tegasan Melawan Daya Kilas Titik 3 Rangka RZ

Rajah 8.5.4

80

Graf Tegasan Melawan Daya Kilas Titik 2 Rangka RZ

Rajah 8.5.3

78

Graf Tegasan Melawan Daya Kilas Titik 1 Rangka RZ

Rajah 8.5.2

77

Graf Tegasan Melawan Daya Beban Titik 1 Rangka RZ

Rajah 8.5.1

76

Graf Tegasan Melawan Daya Beban Titik 1 Rangka RZ

Rajah 8.4.7

MUKA SURAT

85

Graf Tegasan Melawan Daya Kilas Titik 7 Rangka RZ

86

SENARAI SIMBOL

F

Daya

T

Daya Kilas

M

Momen

E

Modulus Young

G

Modulus Ketegaran

A

Luas Keratan Rentas

Pkritt

Daya Kritikal

Mkrit

Momen Kritikal

I

Momen Inersia Kedua

l

Jarak

d

Diameter

r

Jejari

α

Sudut Piuhan

σ

Tegasan

ε

Terikan

ρ

Ketumpatan

[K ]

Total Stiffness Matriks

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1

Pengenalan Terhadap Rangka Motosikal ( Motorcycle Chassis)

Rangka motosikal merupakan antara komponen utama dalam penghasilan sesebuah motosikal kerana rangka merupakan komponen untuk memegang seluruh struktur motosikal. Kesemua beban dari kepada enjin, sistem suspensi dan juga tangki minyak dipindahkan kepada rangka motor tersebut. Sebab itulah rangka memainkan peranan penting dalam menentukan kekuatan dan kestabilan sesebuah motosikal. Walaupun sering diperkatakan enjin merupakan faktor penentu bagi kejayaan sesebuah motosikal namun kecekapan enjin tidak dapat ditunjukan dengan sempurna jika kestabilan motosikal adalah terlalu rendah. Selain itu rangka motosikal juga penting untuk menentukan berat motosrsikal tadi. Ini disebabkan rangka motosikal adalah komponen terbesar dalam motosikal. Dengan rekaan yang baik walaupun dengan saiz tiub yang berdiameter kecil sekalipun dapat menahan daya yang bertindak pada motosikal. Secara umumnya analisis yang berkaitan dengan rangka motosikal ini ada dua cabang iaitu analisis statik dan analisis dinamik. Analisis statik meliputi skop daya-daya statik yang bertindak pada rangka motosikal. Antara daya-daya tersebut adalah berat motosikal beserta dengan penunggang dan enjin. Daya-daya ini dikatakan statik kerana ia tidak berubah terhadap masa. Analisis dinamik pula berkaitan kajian terhadap daya

2 dinamik yang bertindak pada rangka motosikal contohnya getaran (vibration) dari enjin dan juga dari profil permukaan tanah yang tidak rata. Dalam skop kajian saya ini saya hanya menumpukan terhadap analisis statik dan kesan daya-daya ini terhadap rangka motosikal. Saya meninggalkan skop bidang analisis dinamik.

1.2

Objektif

1. Memahami analisis torsional buckling, kesan dan faktor yang mempengaruhi serta cara mengurangkannya. 2. Mengenali teori-teori yang berkaitan dengan analisis buckling 3. Melakukan analisis kiraan 4. Melakukan analisis Nastran ( torsional buckling pada motosikal) 5. Mengetahui komponen dan spesifikasi setiap bahagian rangka motor 6. Mengetahui dan memahami bagaimana tindakbalas rangka terhadap tindakan daya

3

1.3

Skop Projek

1. Menyenaraikan beberapa jenis rekabentuk rangka motosikal 2. Memilih 2 yang terbaik berdasarkan jadual matrik 3. Melakukan analisis torsional buckling menggunakan perisian nastran

4

BAB II

KAJIAN LITERATUR

2.1

Rekabentuk Rangka Motosikal

Rangka motosikal perlu direkabentuk supaya motosikal dapat berfungsi dengan baik dan selamat. Ini kerana rangka motosikal akan memainkan faktor yang terpenting dalam pengendalian dan jangka hayat sesebuah motosikal. Untuk itu pelbagai kriteria dan parameter perlu di ambil kira seperti daya-daya yang bertindak pada rangka motosikal. Daya-daya ini pula boleh dibahagikan kepada dua kategori utama iaitu daya statik dan daya dinamik. Selain itu jisim juga mempengaruhi pemilihan sesebuah rekabentuk rangka motosikal. Ini kerana kebanyakan pembuat motosikal akan memilih rekabentuk yang rangka yang paling minimum jisimnya untuk mengurangkan berat sesebuah motosikal serta penjimatan kos. Kekuatan bahan juga perlu dipilih dengan teliti juga. Ini kerana kekuatan bahan adalah faktor penentu dalam kebolehan sesebuah motosikal menahan daya-daya yang bertidak pada motosikal. Jika pemilihan yang kurang tepat rangka kemungkinan akan menaglami kegagalan bahan lalu merosakan struktur rangka motosikal. Pemilihan saiz diameter, ketebalan dan juga panjang juga memainkan peranan penting dalam proses penghasilan sesebuah rangka motosikal. Dengan pemilihan saiz yang tepat hasil daripada pengiraan, satu nilai minimum saiz akan diperolehi dan saiz ini

5 dapat menahan segala daya yang bertindak kepada rangka. Dengan ini kos penghasilan dapat dikurangkan.

2.2

Jenis Rangka Motosikal

Penghasilan rangka motosikal secara umumnya boleh dikategorikan mengikut jenis-jenis berdasarkan bentuk, geometri, spesifikasi , fungsi dan juga penggunaan. Ia dapat dibahagikan kepada 7 jenis iaitu: 1.

Cradle Frame

2.

Duplex Cradle Frame

3.

Triangulated Frame

4.

Tubular Backbone Frame

5.

Under Bone Frame

6.

Fabricated Backbone Frame

7.

Delta Box Frame ( rekabentuk paling maju )

6 2.2.1

Cradle Frame

Rajah 2.1: Rangka Cradle frame Rajah diatas menunjukan sebuah rangka ‘Cradle Frame’. Ia merupakan rekabentuk terawal dalam sejarah pembangunan rangka motosikal. Rekabentunya adalah ringkas dan tertumpu hanya kepada motosikal yang berbentuk mudah. Cradle frame banyak digunakan oleh motosikal yang berselinder tunggal. Pusat graviti untuk rangka ini juga adalah tinggi. Pada awalnya nilai seperti torsional stiffness kurang diberi perhatian. Ini menjadikan rangka ini mempunyai structural efficiency yang rendah.

Rajah 2.2: Gambar rangka CRADLE FRAME bersama enjin

7 2.2.3

Duplex Cradle Frame

Rajah 2.3: Gambar Duplex Cradle Frame Duplex cradle frame adalah rekabentuk yang dimajukan daripada Cradle frame. Ia banyak digunakan dalam penghasilan motosikal jalan raya dan juga pembuat motosikal Amerika seperti Harley Davidson. Ia juga digunakan dalam aktiviti lasak seperti motosikal rally. Seperti rajah yang ditunjukan diatas, dapat dierhatikan bahawa rangka ini adalah sesuai untuk rekabentuk motosikal yang menempatkan enjin yang besar dan padat. Untuk memperbaiki structural efficiency Duplex Cradle Frame diubahsuai menjadi rangka Multi-Tubular. Rangka jenis ini adalah sama dengan Duplex Cradle hanya diperkuat lagi dengan penambahan tiub-tiub selinder di beberapa titik kedudukan bagi meningkatkan lagi structural efficency. Selain itu kos penghasilan untuk rekabentuk ini juga adalah murah menjadikan ia adalah pilihan utama untuk pengeluar motosikal di dunia.

8 2.2.4

Triangulated Frame

Rajah 2.4: Gambar Motosikal Berangka Triangulated Frame

Rekabentuk jenis ini adalah kebanyakan daripada pengeluar motosikal dari Itali seperti Moto Guzi dan Ducati. Rekabentuk jenis ini dapat mencapai structural efficiency yang tinggi dan baik disebabkan saiz, dan bentuk yang sesuai untuk kebanyakan bentuk enjin yang kompleks. Rekabentuk ini mula digunakan dalam perlumbaan motosikal sekitar tahun 1950an hingga 1970an. Ia digunakan dalam perlumbaan disebabkan oleh faktor ketahanan dan kesimbangan yang dapat dicapai oleh rekabentuk ini walaupun dalam keadaan pemanduan yang laju. Rangka Triangulated ini adalah dicipta untuk menyelesaikan masalah frekuansi resonan yang berlaku pada tiub panjang dengan diameter kecil. Ini terjadi disebabkan oleh gegaran yang terhasil oleh enjin pada frekuansi yang kritikal. Masalah ini mampu menjadikan rangka mengalami kegagalan terutama pada sambungan dan titik kritikal. Penyelesaian yang dapat dilakukan adalah sama ada menambah saiz diameter tiub selinder ataupun memendekan tiub selinder. Dalam keadaan ini penyelesaian kedua

9 dipilih disebabkan oleh kos penghasilan yang akan meningkat dengan penubahan saiz diameter. Masalah yang utama untuk rangka jenis ini adalah ia memerlukan banyak tiub selinder. Untuk menyambungkan setiap tiub ini juga memerlukan proses kimpalan yang rumit. Ini akan meningkatkan kos. Selain itu proses kimpalan ini akan menyebabkan penambahan jisim. Titik-titik penyambungan ini pula akan mewujudkan titik tumpuan tegasan yang akan menjadikan lebih banyak kawasan kritikal.

10 2.2.5 Tubular Backbone

Rajah 2.5 : Gambar rangka Tubular Backbone Rekabentuk ini digunakan untuk kebanyakan motosikal yuang mempunyai saiz enjin yang sederhana. Ini disebabkan bentuk rangka yang menyukarkan untuk menempatkan saiz enjin yang besar dan kompleks. Jika dilihat daripada rajah diatas dapat diperhatikan bahawa amat sukar untuk meletakan enjin disebabkan kedudukan untuk memegang enjin adalah terbatas.

11

2.2.6

Under Bone Frame

(a)

(b)

(c) Rajah 2.6: Gambar Rangka Under Bone : (a): Motosikal Kriss 110 (b): Gambar Kerangka Skuter (c): Gambar Rangka Under-Bone

Rangka jenis ini adalah evolusi daripada Tubular Backbone. Perbezaan antara kedua-dua jenis ini adalah Under-bone mempunyai tiub yang melengkung kebawah, manakala Backbone tiubnya tegak kebelakang.

12 Jenis rangka ini adalah sesuai untuk motosikal yang menggunakan enjin yang berkuasa rendah dan penggunaan yang minimum. Ia hanya sesuai untuk enjin yang berkapasiti 50cc hingga 125cc. Kebanyakan digunakan oleh motor cub dan skuter. Kecekapan untuk rekebentuk ini adalah terhad tetapi ia adalah sesuai untuk penghasilan secara besar-besaran. Selain itu ia adalah mudah untuk dihasilkan serta mempunyai kos penghasilan yang rendah.

2.2.7

Fabricated Backbone

Rajah 2.7: Gambar Rangka Fabricated Back-bone

Secara umumnya rekabentuk ini adalah berbentuk T. Ia menyambungkan struktur sebelah kiri dan kanan dengan kimpalan arka eletrik. Ia dihasilkan untuk pembuatan yang kos rendah.

13 2.2.8

Delta Box Frame

(a)

(b)

Rajah 2.8(a): Gambar Rangka Delta Box Rajah 2.8(b): Gambar Motosikal YZF R-1 Yamaha Delta box frame adalah rekabentuk rangka yang paling terbaru dan paling canggih. Ia mula diperkenalkan oleh syarikat pengeluar Jepun motor iaitu Yamaha. Setelah itu ia menjadi ikutan pengeluar motor yang lain terutama dalam penghasilan motosikal berkuasa tinggi dan motosikal yang digunakan dalam perlumbaan seperti GP Motor. Ia menggunakan aloi aluminium sebagai bahan utama dalam penghasilanya. Diketahui aloi aluminium mempunyai nilai Modulus young yang baik serta bersifat ringan. Oleh sebab itu ia dapat mencapai nilai structural efficiency yang baik. Rekabentuk ini juga dapat menempatkan enjin yang besar dan kompleks disebabkan keluasan yang terdapat pada bahagian bawahnya. Rekabentuk bahagian atasnya pula mampu menempatkan tangki motor yang besar sesuatu yang sukar untuk kebanyakan rangka yang telah dibincangkan sebelum ini. Pembangunan terhadap rekabentuk ini adalah begitu pantas dengan terhasilnya beberapa siri evolusinya seperti delta-3 yang digunakan pada YZF-R1 model Yamaha.

14 2.3

Sifat-Sifat Bahan Dalam Penghasilan Rangka Motosikal

Untuk menghasilkan struktur rangka motosikal, antara perkara yang paling awal perlu di perhatikan adalah faktor pemilihan jenis bahan yang akan digunakan untuk membuat rangka motosikal tersebut. Ini bagi menjamin akan kekuatan dan ketahanan struktur rangka yang akan dihasilkan nanti. Kritria-kritria yang perlu dipilih adalah berdasarkan sifat kimia, sifat fizik dan sifat mekanik. Sifat mekanik bahan adalah sifat yang mempengaruhi hayat penggunaan sesuatu bahan dan dapat mencirikan bagaimana bahan itu bertindak balas terhadap beban yang dikenakan padanya. Antara sifat mekanik yang utama adalah seperti :

1. kekuatan tegangan keupayaan sesuatu bahan untuk menahan beban tegangan

2. kekerasan keupayaan sesuatu bahan untuk menahan calar atau lekukan

3. kekuatan mampatan kupayaan sesuatu bahan untuk menahan daya mampatan tanpa pecah

4. keliatan kebolehan bahan menahan daya yang dikenakan secara mengejut

5. kemuluran kebolehan sesuatu bahan berubah bentuk tanpa patah bila dikenakan daya

15 Sifat kimia pula adalah sifat yang mencirikan kelakuan bahan tersebut terhadap unsur kimia. Contohnya kerintangan sesuatu bahan terhadap karat atau kakisan. Manakala sifat fizik pula adalah sifat yang menerangkan tentang keadaan fizikal bahan tersebut. Antara sifat tersebut adalah seperti keberaliran eletrik dan haba, takat lebur dan ketahanan terhadap suhu tinggi.

2.4

Logam-Logam Dalam Pembentukan Rangka

2.4.1

Keluli

Kebiasaanya keluli dipilih sebagai bahan utama dalam penghasilan rangka motosikal. Ini disebabkan beberapa sifat serta ciri-ciri yang terdapat pada logam ini. Antaranya adalah 1. Keluli adalah lebih murah berbanding logam yang lain 2. Kebolehbentukanya yang memudahkan dalam proses pemesinan dan penyambungan. 3. Nilai modulus young yang tinggi, maka kekerasan yang tinggi dapat diperoleh walaupun dengan saiz diameter atau keratan rentas yang kecil.

16 2.4.2 Aluminium

Logam aluminium juga kini semakin popular dalam penghasilan kebanyakan barangan kejuruteraan. Walaupun ia adalah bersifat mulur, namun dengan menggabungkannya dengan logam lain dapat meningkatkan sifat aluminium tersebut. Ianya mula digunakan dalam beberapa jenis rekabentuk rangka seperti rangka Delta Box oleh syarikat Yamaha. Ia kemudian diikuti oleh Suzuki dan Honda.

Antara sifat-sifat aluminium yang menjadi perhatian para pembuat motosikal adalah : 1. Aluminium adalah bersifat ringan berbanding logam-logam yang lain. Ini dapat mengurangkan jisim motosikal yang direka. Secara teori dengan menggunakan rangka aluminium ini jisim rangka dapat dikurangkan sebanyak separuh berbanding jisim rangka kelului 2. Ia mampu memberi kekuatan tegangan yang tinggi dengan menambah unsur logam lain menjadikanya aloi aluminium. Aloi aluminium adalah gabungan logam aluminium dengan logam lain seperti titanium, kuprum ataupun magnesium.

17 2.4.3

Titanium

Rangka yang diperbuat daripada Titanium juga telah dihasilkan terutama rangka jenis Tubular Frames. Titanium telah digunakan dalam penghasilan motor bagi tujuan perlumbaan lasak Motorcross pada era tahun 1960-an. Antara ciri-ciri Titanium adalah 1. Nilai modulus Youngnya adalah separuh daripada nilai keluli. Ini menyebabkan pembesaran saiz keratan rentas bagi sesuatu rangka 2. Bersifat ringan 3. Mempunyai kekuatan yang tinggi 4. Kos bahan dan kos pembentukan rangka yang tinggi. Ini terjadi disebabkan ia memerlukan kimpalan yang rumit untuk menyambungnya. 5. Mempunyai kerintangan terhadap karat yang tinggi menjadikan ia tahan lebih lama.

2.4.4 Magnesium

Ia mula digunakan pada rangka jenis Back-bone Frame. Walupun ia mempunyai sifat mekanik yang baik, namun ia kurang digunakan disebabkan kosnya yang tinggi. Antara ciri-ciri magnesium adalah seperti berikut : 1. Jangka hayat yang panjang 2. kerintangan terhadap karatan yang tinggi 3. Tahan lesu 4. Memerlukan teknik kimpalan yang rumit lalu menyebabkan kos meningkat.

18

2.5

Daya- Daya Yang Bertindak Pada Rangka Motor

1.

Beban Berat -

ia bertindak di titik pusat graviti bagi rangka motosikal

-

ia akan menyebabkan rangka mengalami pemanjangan dalam arah paksi- y iaitu arah kebawah rujuk rajah bawah

-

berlaku tegasan pada rangka

Mg

Rajah 2.9: Rajah Tindakan Daya Berat (Mg)

2.

Beban Tumpu

-

Daya dikenakan secara bersudut tepat kepada permukaan keratan rentas rangka motosikal

-

Menyebabkan berlaku mampatan pada rangka motosikal

-

Mewujudkan tegasan-tegasan pada badan rangka motosikal

-

Beban tumpu kebiasaannya bertindak di titik-titik

19 sambungan pada rangka. Maka terdapat banyak beban tumpu yang bertindak. -

Kebiasaanya kesemua beban tumpu ini akan dipindah ke suatu titik bagi memudahkan analisis. F

Rajah 2.10: Gambar Kedudukan Beban Tumpu (F)

3.

Kilasan

-

Daya kilasan yang terhasil pada rangka motosikal adalah disebabkan daya yang terhasil di bahagian absorber Motosikal

-

Daya kilasan ini terjadi disebabkan ketakseimbangan daya yang bertindak pada absorber sebelah kanan dan kiri lalu mewujudkan daya kilasan yang bertindak terus kepada rangka motosikal.

20 -

Ia terjadi akibat permukaan jalan raya yang tidak rata ataupun ketika membelok selekoh

-

Daya kilasan ini akan menyebabkan berlakunya tegasan ricih τ yang bertindak di permukaan keratan rantas rangka.

-

Akibat dari daya kilasan ini juga rangka akan terpiuh pada sudut piuhan tertentu.

T

T

Rajah 2.11: Gambar Daya Kilasan (T) Yang Bertindak Pada Rangka

4.

Momen -

momen ini wujud di rangka walaupun kesanya adalah kecil

-

ia wujud disebabkan perpindahan beban tumpu ke satu titik lain. Dimana

M = Px M= Momen P= daya x= jarak

-

tindakan momen ini akan menyebabkan rangka melentur

-

akan berlaku ubahbentuk dan juga anjakan

-

mewujudkan titik tegasan maksimum pada permukaan

21 keratan rentas lalu menjadikan titik kritikal untuk sesuatu permukaan -

oleh itu pemilihan keratan rentas yang sesuai adalah penting bagi menjamin kekuatan rangka

M M

Rajah 2.15: Gambar Momen (M) Pada Rangka

22

BAB III

LEDINGAN

3.1

Ledingan ( Bukling )

Ledingan adalah situasi dimana bahan mengalami ubahbentuk yang mencapai had genting dimana ia telah melengkok secara berlebihan sehingga melampaui had ledingan. Had ledingan adalah suatu had dimana bahan dikatakan dalam lingkungan masih selamat untuk sesuatu tegasan alah mampatan ( σyc) Faktor-faktor yang mempengaruhi ledingan : 1. Struktur adalah tidak lurus dengan sempurna 2. Beban paksi mampatan yang dikenakan adalah tidak tepat di sentroid atau pusat keratan rentas 3. Terdapat kecacatan yang berlaku pada bahan seperti keretakan dan rongga beban paksi mampatan yang menyebabkan berlaku ledingan atau kegagalan plastik dinamakan beban ledingan atau beban kritikal Pkrit

23 3.2

Teori Atau Kaedah Yang Berkaitan Dengan Ledingan ( Buckling )

1.

Teori Euler -

bertujuan untuk menentukan beban kegagalan elastik

-

mempunyai kes-kes atau mod tertentu yang berbeza persamaanya

-

andaian yang dibuat dalam menggunakan Teori Euler i. struktur adalah lurus pada asalnya ii. struktur adalah homogen iii. beban mampatan mesti menerusi sentroid

Pkrit =

2.

π 2 EI l2

Kaedah Rayleigh -

Mengandaikan jika terdapat satu lengkung ledingan dengan persamaan y = f (x) dimasukan kedalam persamaan tenaga maka satu nilai angaran beban kritikal akan diperolehi

-

Teori ini adalah berdasarkan fungsi biasa dan hampir sama dengan teori getaran bar ( Vibration Bar )

3.

Kaedah Vianello,s atau Stodla -

Kaedah ini membolehkan kita untuk memperbaiki jawapan dengan penghampiran kepada jawapan yang lebih hampir kepada jawapan sebenar

-

Ia adalah berasaskan kepada persamaan pembezaan mudah iaitu ei y” = -py

24 -

Persamaan akhir yang diperolehi adalah : IP

3.3

= 9.60 EI l2

Jenis- Jenis Ledingan Jenis atau kategori ledingan adalah ditentukan melalui bagaimana pembebanan

dikenakan serta tindakbalas yang dialami struktur tadi hasil daripada beban yang dikenakan. Beberapa jenis ledingan yang wujud adalah seperti berikut : 3.3.1

Torsional buckling -

Keadaan dimana apabila sesuatu struktur itu dikenakan daya kilas T padanya. Struktur itu boleh jadi rasuk ataupun syaf

-

Badan struktur tadi akan meleding pada satah lenturan yang akan menjadikan struktur tadi mengalami ubah bentuk

Rajah 3.1: Gambar Torsional Buckling 3.3.2

Ledingan lenturan ( Bending buckling )

-

Struktur dikenakan daya lenturan ataupun momen M pada badanya.

-

Struktur akan meleding mengikut arah lenturan

-

Bila momen yang dikenakan telah mencapai tahap kritikalnya, maka struktur akan mula meleding pada satah lenturan

25

Rajah 3.2: Gambar Bending Buckling

3.3.3

Ledingan mampatan (Compression buckling) -

Daya mampatan dikenakan kepada struktur dengan kedua-dua hujung disokong mudah

-

Bila daya mampatan dikenakan rasuk akan mengalami mampatan.

-

Jika daya mampatan yang dikenakan adalah terlalu tinggi rasuk akan mengalami ledingan

Rajah 3.3: Gambar Ledingan Mampatan 3.3.4

Ledingan Pada Selinder nipis dengan tekanan

-

Selinder nipis yang dikenakan tekanan di permukaan luar dalam arah jejarian

-

Selalunya ia bergantung kepada dimensi dan juga jenis sokongan yang dikenakan

26 -

Bila tekanan yang dikenakan telah melampaui had tekanan kritikal selinder akan mengalami ledingan dan berlaku perubahan pada bentuk bulatan selinder yang akan mengemek membentuk seperti cuping.

-

Persamaan untuk tekanan kritikal selinder nipis adalah

Pkrit

2E ⎛ h ⎞ = ⎜ ⎟ 1 −ν ⎝ d ⎠

3

Rajah 3.4: Gambar Selinder Yang Mengalami Ledingan

3.4

Ledingan Dengan Piuhan Dan Lenturan Pada Rasuk

Jika rasuk adalah keras dan mampu menahan daya lenturan pada satu satah manakala pada satah yang serenjang pula ia bersifat flexible ( contohnya pembaris) dikenakan daya pada satah yang pegun didapati rasuk tadi akan mengalami ledingan di bahagian satah lenturan . Proses bending buckling di satah lenturan ini akan disertai dengan piuhan ( twist )

27

Rajah 3.5: Rasuk Yang Mengalami Lenturan Dan Piuhan

Katakan satu rasuk dengan keratan rentas ht dengan h ialah lebar dan t adalah tebal. Rasuk ini kemudianya disokong mudah dikedua-duanya hujung atas dan bawah supaya tidak mengalami piuhan ( twist ). Rasuk ini kemudianya dikenakan dengan 2 momen lentur pada kedua-dua hujungnya. Momen ini mestilah sama magnitud dan berlawanan arah kedua-duanya. Tindakan momen ini akan menyebabkan bahagian atas rasuk akan mengalami mampatan dan bahagian bawah akan mengalami tegangan. Apabila tegasan adalah terlalu tinggi dibahagian atas, bukling akan terjadi manakala bahagian bawah tidak akan menagalami sebarang perubahan. Ini menunjukan bahawa berlakunya lenturan ( bending ) di bahagian tengah iaitu pada lebar h/2. Selain itu rasuk juga akan mengalami piuhan ( twist ) ini disebabkan bahagian tengah kini tidak lagi berada pada satah tegak yang asal sedangkan kedua-dua hujungnya tidak berubah disebabkan sokongan yang dikenakan pada kedua-dua hujungnya.

28

3.5

Twist- bend Instability by bending moments

Kes ini adalah sama dengan kes twist bend of beams

Rajah 3.6: Rajah Menunjukan Rasuk Yang Mengalami Piuhan

Kita andaikan u adalah anjakan pada arah bertentangan di garisan tengah rasuk ( h/2). Jika sudut φ = 0, maka u adalah anjakan yang berlaku pada bahagian atas dan bawah rasuk. Namun begitu dalam keadaan ledingan φ = φ(0) dan u = u(x), maka u adalah anjakan di bahagian tengah sahaja bukan untuk titik lain di rasuk ( bahagian atas melengkung dengan anjakan u + hφ/2). Persamaan pembezaan akan diperolehi dengan menganggap rasuk adalah setara dari O ke titik x ( Rajah 3.6 ). Dan dari rajah dapat diperhatikan momen Mo diletakan di rasuk untuk menyeimbangkan rasuk. Mo dititk O dinamakan momen lentur ( bending moment ) dan momen yang bertindak di titik x pula adalah berbeza dengan di titik O. Mo kemudiannya dipecahkan kepada 2 komponen yang berserenjang iaitu Mo ( du/dx) dan M-o . Kedua-dua momen ini adalah berbeza dimana Mo ( du/dx) dipanggil momen piuhan ( twisting moment ) kerana ia bertindak di sepanjang garisan tengah dan M-o hanyalah suatu nilai untuk Hukum Kedua.

29 Seterusnya M-o dipecahkan sekali lagi kepada 2 komponen yang berserenjang iaitu Moφ iaitu momen lentur yang bertindak di satah lentur dan komponen kedua M--o yang dikenali sebagai momen lenturan setempat ( local bending moment ) yang bertindak di satah pegun. Jika kita ambil satu elemen kecil dx di titik x maka kita akan memperolehi satu persamaan seperti berikut : EIfu” = -Moφ

--------------------------- (3.5.1)

Cφ = Mou’

---------------------------- (3.5.2)

Dan

Dengan C = Torsional stiffnes iaitu Ght3 3 EIf = flexible bending stiffness iaitu Eht3 12

Kita bezakan persamaan (3.5.2) dan masukan dalam persamaan (3.5.1) dan akan memperoleh

Atau

EIfC φ” = -Moφ Mo

-------------------------(3.5.3)

φ” + Mo2 φ = 0 EIf

---------------------------(3.5.4)

30

Daripada penyelesaian antara persamaan (3.5.3) dan (3.5.4) diperoleh

φ = C1 sin ( xMo/ √ EifC ) + C2 kos ( xMo/ √ EifC )

-----------( 3.5.5 )

kita masukan syarat sempadan x = 0 dan x = l dan akan memperoleh persamaan akhir

(Mo )krit = π√ EifC l

-----------( 3.5.6 )

Jika rasuk tidak cukup flexible sama ada pada lenturan atau kilasan, momen lentur kritikal akan menjadi semakin besar dan akan mengakibatkan rasuk alah sebelum mengalami buckling

3.6

Ledingan Akibat Kilasan Pada Syaf (Buckling Of Syaft By Torsion )

Katakana sebatang syaf disokong mudah di kedua-dua hujung dan dikenakan 2 daya kilasan ( torsion ) yang sama di kedua dua hujung tetapi pada arah yang berbeza. Pada mulanya syaf berada dalam kedudukan dimana pusat syaf berada pada garisan tengah. Tetapi apabila daya kilas yang dikenakan mencapai nilai kritikal, ketakseimbangan akan berlaku dan menyebabkan wujudnya lengkungan pada batang syaf seperti yang ditunjukan pada gambarajah di bawah

31

Rajah 3.7: Rajah Menunjukan Ledingan Syaf Yang Dikenakan Daya Putaran

Andaikan syaf berada dalam keadaan keseimbangan dari x = 0 hingga x = x. di titik O dikenakan daya kilas Mt. untuk menyeimbangkan daya sekarang dititik P perlu diletakan satu lagi daya kilas yang sama nilai dengan Mt pada arah yang bertentangan. Namun pada ketika ini daya kilas di P sudah tidak lagi berada pada garis tengah syaf. Rujuk rajah di bawah untuk gambaran tentang kedudukan daya kilas P

Rajah 3.8: Rajah Menunjukan Tidakan Vektor PA,BC, CA Dan PB

32 Untuk keadaan ini kita andaikan syaf meleding sedikit agar dy dan dz adalah kecil jika dibandingkan dengan dx. ( dx = ds ). Daripada Rajah 3.8 diperolehi

PA = Mt

------------------- (3.6.1)

PB = Mt

------------------- (3.6.2 )

BC = Mt dy/dx = Mt y’

------------------- (3.6.3 )

CA = Mt z’

------------------- ( 3.6.4 )

dan

PB bertindak di sepanjang garis tengah dan dinamakan daya kilas gandingan setempat ( local torsion couple ) BC dan AC adalah momen lentur di satah xy CA = Mt z’ pada satah x-y Lalu diperoleh persamaan

Mt y’ = Eiz”

-------------------------------------- (3.6.5 )

Mt z’ = Eiy”

------------------------------------- ( 3.6.6 )

Untuk menyelesaikan masalah ini kita akan gunakan kaedah nombor kompleks untuk memudahkan penyelesaian algebra yang terlalu rumit jika dengan kaedah yang terdahulu. Nombor kompleks tersebut adalah : u = y + jz

33

dengan u adalah suatu fungsi x dan mewakili space deflection di setiap titik x

Kita darabkan persamaan ( 3.6.6) dengan j dan kita masukan kedalam persamaan ( 3.6.5 ) untuk memperoleh Mt ( y’ + jz’) = EI( +jy” – jz” )

--------------------- ( 3.6.7 )

u” + jMt u’ = 0 EI

---------------------- ( 3.6.8 )

Atau

Dengan u’ = C1e -j Mt x / EI u’ = C1kos ( Mt x / EI) - j C1sin ( Mt x / EI )

[

u = C1 EI sin ( Mt x / EI) + j C1sin ( Mt x / EI ) + C2 Mt

] -----------(3.6.9)

Dengan keadaan sempadan x = 0 dan x = L serta y = z = 0 Maka

u = y + jz = 0

Akhir sekali kita akan memperoleh persamaan akhir ( Mt )krit = 2πEI l

------------------------ (3.6.10)

34

Rajah 3.9: Rajah Menunjukan Kedudukan Ledingan Yang Terjadi

Seperti dalam kes-kes ledingan sebelum ini, kita mesti mencari nilai diameter syaft paling minimum untuk bermulanya ledingan sebelum syaf akan alah.

Dengan andaian Salah = E / 1000 Tegasan ricih alah = separuh daripada tegasan terikan alah r = jejari syaf l = panjang syaf diperolehi ledingan sebelum berlakunya alahan adalah l/r ≥ 2000π Keputusan ini dapat menyimpulkan bahawa syaf dengan diameter yang kecil dan panjang adalah berisiko tinggi untuk mengalami ledingan dan kesimpulan ini adalah praktikal dalam kehidupan harian.

35 BAB IV

KAEDAH UNSUR TERHINGGA ( FINITE ELEMENT )

4.1

Pengenalan Kepada Analisis Unsur Terhingga

Analisis unsur terhingga telah dibangunkan oleh R.Courant pada tahun 1943. Ia menggunakan analisis berangka dan penggabungan pelbagai variasi kalkulus umtuk melakukan penyelesaian. Seterusnya ia telah diaplikasikan dalam perisian komputer bagi memudah dan membantu manusia melakukan analisis bagi sesuatu struktur atau pun analisis elemen yang sukar.

4.2

Apa Itu Analisis Unsur Terhingga (FEA)

FEA adalah satu model komputer yang mampu mereka tegasan dan membuat analisa bagi memperoleh keputusan yang tertentu. Ia boleh digunakan dalam merekabentuk sesuatu struktur tanpa memerlukan kita menghasilkan struktur tersebut

36 terlebih dahulu. Ini bermakna kita dapat menghasilkan satu struktur yang hampir menyerupai bentuk asal dan kita boleh mengubahsuai struktur itu mengikut kehendak kita agar struktur itu menjadi lebih baik dan kukuh. Secara umumnya terdapat dua jenis analisa yang berkaitan iaitu model 2-D dan model 3-D. Model 3-D adalah lebih kompleks berbanding model 2-D disebabkan oleh lebih banyak satah yang perlu dikaji dan di ambil kira.

4.3

Cara Fea Berfungsi

FEA menggunakan sistem kompleks yang berdasarkan titik-titik yang dipanggil nod. Nod-nod ini seterusnya akan membentuk satu grid yang dipanggil Mesh. Mesh ini diprogram agar unsur ini mempunyai sifat-sifat bahan untuk struktur yang dikehendaki. Disini juga daya-daya yang bertindak pada struktur akan diletakan sama kedudukan seperti pada struktur asal. Nod-nod ini akan memerihalkan keadaan yang berlaku pada unsur sama ada mengalami tegasan maksimum atau anjakan maksimum. Disini titik-titik kritikal yang akan gagal dapat dikenalpasti dan ditentukan. Kebiasaanya terjadi pada titik sambungan, perubahan bentuk dan lain-lain lagi bergantung kepada jenis daya dan kedudukanya di struktur.

Antara analisis daya yang boleh diperoleh dari FEA adalah 1. Tegasan 2. Ledingan ( Buckling ) 3. Analisis getaran ( Vibration ) 4. Anjakan dan ubah bentuk (Deformation)

37 5. Heat Transfer 6. Analisis bendalir 7. Analsis eletrik

Rajah 4.1: Rajah Menunjukan Elemen-Elemen Pada Sebuah Kerangka

38 4.4

Langkah Penyelesaian Masalah Unsur Terhingga ( Finite Element Method)

Kaedah unsur terhingga adalah satu kaedah ataupun prosedur berangka dalam menyelesaikan masalah berkaitan bidang kejuruteraan. Ia terdiri daripada beberapa bahagian sub-sub langkah seperti yang akan diterangkan berikutnya.

1. Membahagikan unsur kepada elemen-elemen kecil

Langkah yang pertama adalah membahagikan unsur elemen kepada sub-sub bahagian yang kecil dan diskret yang setara dengan sistem kaedah unsur terhingga dengan disertakan nod-nod. Elemen yang digunakan mestilah cukup kecil bagi memperoleh keputusan yang menghampiri jawapan sebenar.

2. Pemilihan persamaan anjakan

Persamaan yang dipilih mestilah ditetapkan untuk melakukan analisis unsur terhingga. Selalunya persamaan linear, quadratik dan polinomial digunakan disebabkan persamaan ini adalah mudah untuk digunakan bersama dengan kaedah unsur terhingga.

39 3. Penentuan hubungan Strain/ Displacement dan Stress/ Strain

Digunakan dalam penghasilan atau pembentukan persamaan untuk setiap elemen. Daripada hubungan antara kedua-dua persamaan ini kita dapat membentuk banyak lagi persamaan kejuruteraan yang lain dengan ubahsuaian yang tepat dan betul. Sebagai contoh hubungan antara tegasan dan terikan boleh diberi dalam persamaan σx = Eεx

--------------------- ( 4.3.1 )

dimana σx = tegasan arah x εx = terikan E = modulus keanjalan 4. Pembentukan persamaan stiffness Matrix untuk elemen

Terdapat beberapa kaedah yang digunakan dalam langkah ini antaranya ialah Kedah Keseimbangan ( Equilibrium Method ), Kedah Tenaga ( Energy Method ) dan juga kaedah Weighted Residual. Kesemua kaedah ini akan mencirikan sifat elemen. Ia boleh ditulis dalam bentu matrik seperti dibawah

--------( 4.4.1) )

40

5. Pengumpulan persamaan elemen untuk memperoleh persamaan global dan penetapan keadaan sempadan

Langkah ini adalah untuk mengumpulkan kesemua persamaan didalam satu bentuk matriks bagi keseluruhan unsur ataupun struktur. Ini bermaksud setiap elemen akan digabungkan semula dalam bentuk persamaan matriks {F} = [ K ] {d }

---------------------- ( 4.5.1 )

dimana { F } = daya global [ K ] = total stiffness matrix { d } = anjakan 6. Kesemua pembolehubah yang tidak diketahui dicari dan diselesaikan

Keadaan sempadan setiap titik dimasukan dan selesaikan menggunakan penyelesaian algebra. Matriks ini boelh diselesaikan dengan menggunakan kaedah penghapusan Gauss

41

BAB V

NASTRAN 4.51

5.1

Analisis NASTRAN 4.51

NASTRAN adalah satu program komputer yang dicipta berdasarkan konsep kaedah unsur terhingga. Ia boleh digabungkan dengan perisian ACAD dan juga SOLID WORK bagi menghasilkan lukisan kejuruteraan. Lukisan daripada ACAD akan dimasukan ataupun dimodelkan dalam NASTRAN menghasilkan struktur kerangka. Lukisan ini nanti akan dimodelkan dengan memasukan semua sifat bahan seperti nilai modulus kenjalan E, jenis bahan, modulus ketegaran G dan lain-lain lagi. Langkah ini adalah penting bagi NASTRAN melakukan proses analisis. Daya-daya di letakan pada titik-titik yang tertentu menyamai pada struktur asal. Daripada tindakan daya-daya ini akan terhasil tindakbalas-tindakbalas yang akan mencirikan keadaan selepas dikenakan beban nanti. Perisian NASTRAN ini mengandungi pelbagai kaedah analisis masalah struktur seperti :

42 Analisis asas:

•

Statik Linear

•

Ledingan ( akan dibincang lebih lanjut dalam PSM II )

•

Mode normal

Analisis Respon Dinamik

•

Model dan Respon Frekuansi Terus

•

Analisis Acoustic

•

Analisis Eigen Kompleks

•

Analisis Respon Rawak

Analisis NASTRAN linear adalah bermaksud perubahan output (kita andaikan sebagai anjakan ataupun tegasan ) secara linear terhadap input masukan ( contohnya beban tumpu). Analisis statik pula bermaksud keadaan beban yang tidak berubah terhadap masa. Apabila beban dialih, struktur akan kembali kepada bentuk asal.

5.2

Prosedur penyelesaian masalah menggunakan perisan NASTRAN

a) Penghasilan model struktur untuk dianalisis menggunakan perisian ACAD. Setelah itu lukisan tadi di ‘ Export ’ ke dalam perisian NASTRAN. Selain itu lukisan boleh dihasilkan di dalam NASTRAN dengan menggunakan arahan yang tertentu. b) Penentuan sifat-sifat bahan. Sifat-sifat bahan ini ditentukan dengan menggunakan arahan ‘MATERIAL’. Di sini kita boleh menentukan sifat

43 bahan yang dipilih seperti isotropic, ortotropik, anistropik ataupun hyperelastik. Selain itu jenis bahan yang lengkap semua datanya boleh diperolehi seperti aluminium ataupun keluli tahan karat. Sebelum unsur dimasukan, bilangan unsur yang akan diajana ditentukan terlebih dahulu melalui arahan GENEARATE- MESH SIZE – ON SURFACE. c) Unsur kemudianya dijanakan dengan arahan GENERATE- ON GEOMETRI- ON SURFACE. Tiga jenis unsur boleh dipilih iaitu unsur garisan, unsur satah dan juga unsur isipadu. Penjanaan struktur ini akan menghasilkan model untuk unsur terhingga d) Perkara seterusnya adalah penetapan keadaan sempadan. Arahan yang selanjutnya adalah CONSTRAINT. Dari arahan ini kita dapat menetapkan sempadan ataupun kekangan sama ada sokongan tetap, pin atau bebas dari sebarang sokongan. e) Langkah yang seterusnya adalah perletakan beban atau daya. Set arahanya adalah MODEL- LOAD . Antara daya yang disertakan dalam perisian NASTRAN ini adalah daya tumpu, momen, anjakan, halaju, suhu dan pemindahan haba. f) Setelah selesai, maka kini kita bolehlah menjalankan proses analisis. Jenis analisis dipilih mengikut jenis keputusan yang kita kehendaki. Arahan untuk melakukan analisis ini FILE –ANALYZE. Kemudian kita pilih jenis analisis yang kita mahu seperti analsis buckling, statik, dinamik, pemindahan haba dan lain-lain. Langkah-langkah yang telah dinyatakan di atas adalah langkah asas dalam melakukan analisis NASTRAN. Untuk masalah yang lebih rumit memerlukan kombinasi set arahan yang tertentu.

44

Rajah 5.1: Rajah Menunjukan Analisis NASTRAN Terhadap Sebuah Selinder

45 BAB VI

PENERANGAN UJIKAJI

Secara umum eksperimen yang dijalankan adalah terbhagi kepada dua bahagian iaitu pembebanan secara menegak dan juga pembebanan sisi untuk menghasilkan daya kilasan ( torsion ). Kesemua maklumat yang diperolehi akan direkod dan diekstrak untuk memperoleh sesuatu keputusan. Data-data yang diperolehi daripada Data Logger adalah dalam bentuk terikan, strain ( ε ). Dari data ini seterusnya akan menghasilkan tegasan (σ). Analisa yang dijalankan adalah analisa jenis stastik. Analisa statik adalah analisa yang mengkaji pembebanan dalam keadaan yang stabil sahaja tanpa dipengaruhi oleh perubahan daya. Dalam kata lain jika suatu jasad ditindaki dengan sesuatu daya maka daya yang dikenakan mestilah tidak berubah dan bertambah atau berkurang secara dalam sesuatu masa. Nilai-nilai bacaan yang diperolehi adalah daripada keenam-enam tolok terikan yang dipasang pada rangka motosikal. Bacaan terikan ,ε ini pula akan dipaparkan di data loger. Disini terdapat dua jenis bacaan iaitu terikan arah paksi- x ( εx ) dan juga terikan arah paksi-y (εy ). Didapati juga terdapat dua nilai bacaan iaitu nilai terikan positif dan juga terikan. Ini disebabkan kedudukan tolok terikan. Pada arah terikan yang akan menyebabkan rangka memanjang nilai terikan adalah positif, manakala nilai adalah disebabkan rangka memendek atau mengecil.

46 6.1

Ujikaji 1 : Pembebanan Daya Menegak

Dalam ujikaji ini, rangka motosikal akan dikenakan daya secara arah menegak mengikut paksi mencancang. Pemberat akan bertambah secara linear dari 0 Kg sehingga nilai maksimum 80 Kg. Pembebanan dalam arah ini adalah untuk menunjukan pembebanan yang ditampung oleh rangka motosikal akibat daripada penunggang dan juga pembonceng motosikal. Beban ini akan diletakan pada rangka motosikal pada bahagian sambungan penyerap hentakan ( absorber ). Pemilihan tempat ini kerana ia merupakan titik dimana beban daripada penunggang motosikal dipindah terus kepada rangka motosikal. Beban akan digantung pada penyangkut beban dan ditambah sebanyak 10 Kg setiap kali penambahan. Beban hendaklah tidak menyentuh rangka ataupun peyokong untuk mengelakan daripada terjadi pembebanan tidak sekata yang akan mempengaruhi nilai bacaan pada tolok terikan. Selain itu daya yang dikenakan mestilah tidak melampaui had elastic kerana skop kajian adalah hanya meliputi dalam julat alah sahaja.

Rajah 6.1: Gambar Rangka 125 Dikenakan Beban Gantung

47

6.2

Ujikaji 2 : Pembebanan Daya Kilas

Dalam ujikani ini rangka akan dikenakan satu beban sisi di tepi rangka untuk membentuk daya kilasan pada rangka motosikal tersebut. Kewujudan daya kilas pada rangka motosikal adalah hamper menyamai keadaan ketika motosikal membelok dimana ketika ini motosikal akan menyendeng sedikit. Kesan daripada daya kilas ini rangka akan menaglami piuhan pada satah-zy seperti yang ditunjukan pada rajah dibawah. Fenomena ini akan menyebabkan terjadinya tegasan dan terikan pada rangka motosikal. Beban akan ditambah secara berperingkat-peringkat daripada 0 Kg hingga 80 Kg. beban yang digantung di sisi rangka motor ini akan menghasilkan daya kilas mengikut persamaan : T=Fxr Dimana :

----------------(6.2a)

T = Daya kilas, Tork ( Nm ) F = Daya , Force ( N ) r = Jarak ( m )

Beban yang dikenakan di sisi rangka mestilah tidak melampaui had dan julat bahan kerana skop kajian hanyalah meliputi julat elastik sahaja. Analisis untuk ujikaji ini tetap jenis analisis statik. Setiap terikan yang dikesan tolok terikan akan direkod oleh data loger. Tolok terikan dipasang pada 6 titik yang akan memberikan gambaran secara menyeluruh tentang apa yang terjadi pada keseluruhan rangka motsikal ketika beban digantung.

48

Rajah 6.2: Gambar Rangka 125z Dikenakan Daya Kilas

6.3

Masalah yang dihadapi ketika melakukan ujikaji

Dalam ujikaji membekalkan daya pada arah memugak dan juga daya kilas terdapat beberapa masalah yang akan mempengaruhi nilai bacaan pada tolok terikan.masalah ini meliputi cara bagaimana meletakan beban, proses pemasangan tolok terikan dan juga masalah berkaitan data logger. Diantara masalah tersebut adalah seperti berikut i.

Masalah meletakan rangka pada satu kedudukan yang tetap, stabil dan tidak bergoyang. Untuk itu suatu pemegang ataupun tapak jig perlulah direkabentuk bersesuaian dengan rekabentuk rangka.motosikal agar rangka motor dapat diletakan. Masalah yang akan timbul apabila kedudukan rangka tidak stabil ialah rangka akan mudah terbalik dan juga bacaan daripda tolok terikan kurang tepat.

ii.

Masalah beban yang berayun. Perkara ini terjadi disebabkan beban hanya digantung pada pengantung bukan dikimpal terus kepada rangka motosikal.

49 Apabila beban berayun sudut tindakan daya akan berubah, maka daya akan berubah-ubah sama ada bertambah ataupun berkurangan. Jika perkara ini terjadi ia bukanlah lagi dalam kategori analisa statik tetapi analisa dinamik. Dalam ujikaji ini sudut untuk daya mestilah 90º. Untuk itu beban yang digantung poerlulah dipastikan tidak berayun ketika mengambil bacaan. iii.

Masaalah ketika pemasanagan tolok terikan juga perlu diberi perhatian. Ini kerana tolok terikan inilah yang akan memberikan bacaan teriakan. Antara masalah tersebut ialah permukaan rangka yanmg tidak rata, tolok terikan tidak lekat sepenuhnya pada rangka dan juga proses pematrian yang kurang sempurna iaitu terminal bersentuh.

50 BAB VII

ANALISIS PENGIRAAN

7.1

Sifat Bahan

Jenis Bahan

High Strength Steel

Modulus Young ,E

205GPa

Modulus Ketegaran , G

80GPa

Nisbah Poisson

0.32

Tegasan Muktamad

1325 MPa

Tegasan Alah

1035 MPa

Jadual 7.1:

7.2

Jadual Sifat Bahan

Contoh pengiraan dalam memperoleh data untuk titik 3 beban daya 784.8 N ( 80 Kg )

Pada titik 3 diperoleh bacaan tolok terikan seperti berikut εx

20 x 10-6

εy

-5 x 10-6

ε 45

1 x 10-6

51

γ xy = 2 ε 45 − ( εx + εy )

----------------------( 7.2.1 )

= 2(1 x 10-6 ) – ( 20 x 10-6 -5 x 10-6 ) = -1.3 x 10-5

τ xy = Gγ xy

----------------------(7.2.2)

= (80x 109 ) ( - 1.3 x 10-5 ) = -1.04 MPa

[

]

σx =

E (1 − ν )ε x + νε y (1 + ν )(1 − 2ν )

σx =

205 x10 9 (1 − 0.32)20 x10 −6 + 0.32(−5 x10 −6 ) (1 + 0.32)(1 − 2(0.32)

[

-----------------------(7.2.3)

]

σ x = 4.314 x 1011 ( 1.36 x 10-5 – 1.6 x 10-6 ) = 5.17 Mpa

[

]

σy =

E (1 − ν )ε y + νε x (1 + ν )(1 − 2ν )

σy =

205 x10 9 (1 − 0.32)(−5 x10 −6 ) + 0.32(20 x10 −6 ) (1 + 0.32)(1 − 2(0.32)

[

σ y = 4.314 x 1011 ( 3 x 10-6) σ y = 1.3 MPa

------------------------(7.2.4)

]

52

σ1 =

(σ x + σ y ) 2

+

1 (σ x + σ y ) 2 + 4τ xy2 2

-----------------------(7.2.5)

(5.17 x10 6 + 1.3x10 6 ) 1 σ1 = + (5.17 x10 6 − 1.3 x10 6 ) 2 + 4(−1.04 x10 6 ) 2 2 2

σ 1 = 3.235 x 106 +

1 1.49 x1013 + 4.33x1012 2

σ 1 = 3.235 x 106 +

1 (4.38x106) 2

σ 1 = 5.42 MPa

53 BAB VIII

PERBINCANGAN GRAF

Untuk mengkaji perilaku tegasan yang berlaku didalam rangka motosikal, ujikaji makmal telah dijalankan di makmal pepejal Fakulti Kejuruteraan Mekanikal. Untuk menunjukan perbanndingan antara niali tegasan sebenar dengan nilai tegasan teori analisis tegasan menggunakan perisian Nastran telah dijalankan. Sebelum melakukan ujikaji makmal, titik-titik kajian telah ditentukan terlebih dahulu. Titik-titik ini kemudianya akan dipasangkan tolok terikan. Tolok terikan ini berfungsi mengesan jumlah terikan yang berlaku pada titik tersebut. ε dengan proses pengiraan selanjutnya nilai tegasan σ x pada titik tersebut.. kritia utama dalam pemilihan titik untuk meletakan tolok terikan ini adalah titik yang dijangkakan kemungkinan tegasan yang maksimum dicapai dan juga titik kritikal. Antara faktor yang mempengaruhi titik tegasan adalah perubahan saiz dimensi keratan rentas yang ketara, titik konsentrasi dan juga titik dimana beban dikenakan.

54 8.1

Ujikaji Makmal

Sebanyak 6 titik dipilih untuk rangka 125z dan juga 7 titik untuk rangka RZ (Rajah 8.01 dan Rajah 8.02 ). Nilai – nilai terikan akan diperoleh dari tolok terikan dan diproses menggunakan data logger. nilai tegasan akan dikira kemudianya menggunakan rumus berikut:

σx = dengan

E (1+ν )(1− 2ν )

Tegasan Paksi-x,

(1-ν ) εx +ν ( εx)

σx

Modulus Young,

E = 1.999 x 1011

Nisbah Poison,

ν = 0.32

Modulus Ketegaran , G = 7.584 x 1010 Setelah kesemua nilai tegasan dan terikan diperolehi kesemuanya dikumpul didalam jadual dibawah. Graf tegasan melawan daya akan dilukis untuk kesemua titik pada rangka 125z dan juga rangka RZ. Garf ujikaji makmal ini akan dibandingkan dengan graf yang dipeolehi daripada data Nastran. Secara umumnya tegasan akan menigkat dengan peningkatan beban mengikut hubungan F ∞ σ .

55

3

4 5

2

1

6

Rajah 8.01: Kedudukan Titik Tolok Terkan Pada Rangka 125z

3

2

7

4 6 1

5

Rajah 8.02: Kedudukan Titik Tolok Terikan Rangka RZ

56 8.2

Perbincangan Tegasan Melawan Daya Beban Rangka 125z

8.2.1

Perbincangan titik 1 ujikaji

analisis

makmal

Nastran daya

σx

daya

σx

0

0

0

0

98.1

2.53E+05

98.1

2.051E+04

196.2

2.99E+05

196.2

2.307E+05

294.3

3.04E+05

294.3

3.186E+05

392.4

3.20E+05

392.4

3.318E+05

490.5

4.84E+05

490.5

3.982E+05

588.6

5.22E+05

588.6

4.097E+05

686.7

6.35E+05

686.7

4.466E+05

784.8

6.51E+05

784.8

4.901E+05

Jadual 8.2.1: Jadual Daya Beban Dan Tegasan Titik 1

800000 Tegasan Paksi-x

700000 600000 500000

Ujikaji Makmal

400000

Analisis Nastran

300000 200000 100000 0 0

200

400

600

800

1000

Daya Beban ( N )

Graf 8.2.1:

Graf Tegasan Melawan Daya Beban Pada Titik 1 Rangka 125z

57 Titik 1 adalah titik yang berhampiran dengan tapak sokongan bawah. Di titik ini tegasan yang bertindak adalah dalam keadaan mampatan. Oleh sebab itu bacaan terikan yang diperolehi daripada data logger adalah bernilai negatif. Nilai negatif disini bermaksud arah tindakan terikan itu. Jika kesemua titik ini tadi diplotkan kedalam graf tegasan melawan daya beban dapat dilihat bahawa tegasan akan meningkat dengan penambahan daya beban dengan sekatanya. Walaupun dapat dipastikan bahawa graf yang dibentuk adalah graf garis lurus, tetapi taburan titik yang diplot pada graf adalah kurang tersusun. Ini terjadi mungkin disebabkan oleh ketakstabilan tolok terikan adatu pun data logger ketika mengambil bacaan terikan. Mungkin juga disebabkan oleh rangka tidak diapit dengan kemas pada tapak penyokong. Untuk analisis graf bacaan Nastran pula didapati graf garis lurus turut diperolehi

8.2.2

Perbincangan titik 2 titik 2 ujikaji

analisis

makmal

Nastran daya

σx

daya

σx

0

0.00E+00

0

0

98.1

2.42E+06

98.1

1.784E+05

196.2

2.56E+06

196.2

2.318E+05

294.3

2.56E+06

294.3

2.902E+06

392.4

6.55E+06

392.4

3.371E+06

490.5

7.33E+06

490.5

3.520E+06

588.6

8.17E+06

588.6

5.304E+06

686.7

8.34E+06

686.7

6.111E+06

784.8

8.57E+06

784.8

7.830E+06

Jadual 8.2.2: Jadual Daya Beban Dan Tegasan Titik 2

58

1.20E+07

Tegasan Pasksi-x

1.00E+07 8.00E+06 6.00E+06

Ujikaji Makmal

4.00E+06

Analisis Nastran

2.00E+06 0.00E+00 -2.00E+06

0

200

400

600

800

1000

Daya Beban ( N )

Rajah 8.2.2: Graf Tegasan Melawan Daya Beban Pada Titik 2 Rangka 125z

8.2.3

Perbincangan Titik 3 titik 3

ujikaji

analisis

makmal

Nastran daya

σx

daya

σx

0

0.00E+00

0

0

98.1

5.72E+05

98.1

1.614E+06

196.2

2.86E+05

196.2

2.721E+05

294.3

2.86E+05

294.3

-1.605E+05

392.4

-8.58E+05

392.4

-1.896E+05

490.5

-1.43E+06

490.5

-1.984E+05

588.6

-1.50E+06

588.6

-1.566E+06

686.7

-1.72E+06

686.7

-1.727E+06

784.8

-1.98E+06

784.8

-1.946E+06

Jadual 8.2.3: Jadual Daya Beban Dan Tegasan Titik 3

59

2.00E+06

Tegasan Paksi-x

1.50E+06 1.00E+06 5.00E+05 0.00E+00 -5.00E+05 0

Ujikaji Makmal

200

400

600

800

1000

Analisis Nastran

-1.00E+06 -1.50E+06 -2.00E+06 -2.50E+06 Daya Beban ( N )

Rajah 8.2.3: Graf Tegasan Melawan Daya Beban 3 Rangka 125z

Titik 2 adalah terletak pada bahagian rangka atas. Bahagian ini merupakan tempat duduk bagi rangka motosikal. Di titik ini beban yang diterima adalah beban daripada berat penumpang dan pembonceng. Titik 2 dan 3 adalah pada kedudukan yang sama tetapi bertentang arah. Daripada graf dapat diperhatikan dengan jelasa bahawa tegasan akan meningkat dengan penambahan daya beban. Graf yang terbentuk juga adalah graf garis lurus.

60 Perbincangan titik 4

ujikaji

analisis

makmal

Nastran

daya

σx

daya

0

0.00E+00

0

0

98.1

1.35E+05

98.1

-1.221E+05

196.2

0.00E+00

196.2

1.737E+05

294.3

1.51E+05

294.3

2.271E+05

392.4

2.02E+05

392.4

3.278E+05

490.5

5.05E+05

490.5

4.767E+05

588.6

2.36E+05

588.6

5.760E+05

686.7

3.87E+05

686.7

6.636E+05

784.8

3.87E+05

784.8

8.732E+05

σx

Jadual 8.2.4: Jadual Daya Beban Dan Tegasan Titik 4

1.00E+06 8.00E+05 Tegasan Paksi-x

8.2.4

6.00E+05 Ujikaji Makmal

4.00E+05

Analisis Nastran

2.00E+05 0.00E+00 -2.00E+05

0

200

400

600

800

1000

Daya Beban ( N )

Rajah 8.2.4: Graf Tegasan Melawan Daya Beban Titik 4 Rangka 125z

61 Titik 4 adalah titik sambungan diantara 2 bar di bahagian rangka atas. Titik 4 adalah tempat beban daya digantung. Oleh sebab itu titik ini merupakan titik yang paling kritikal. Daripada jadual dapat dilihat dengan jelas bahawa tegasan yang wujud di titik ini adalah yang tertinggi diantara titik yang lain.jika kita rujuk graf tegasan melawan daya beban didapati graf garis lurus diperolehi. Taburan titik untuk graf ujikaji makmal dan juga analisis Nastarn adalah sekata dan membentuk graf garis lurus dan ini mematuhi hubungan antara daya dan tegasan.

8.2.5

Perbincangan titik 5 titik 5

ujikaji makmal

analisis Nastran

daya

σx

daya

σx

0

0.00E+00

0

0

98.1

2.34E+06

98.1

7.701E+04

196.2

3.79E+06

196.2

-2.646E+06

294.3

5.12E+06

294.3

4.204E+06

392.4

8.01E+06

392.4

1.745E+05

490.5

1.19E+07

490.5

3.850E+06

588.6

1.44E+07

588.6

4.062E+06

686.7

1.58E+07

686.7

4.086E+06

784.8

1.80E+07

784.8

5.671E+06

Jadual 8.2.5: Jadual Daya Beban Dan Tegasan Titik

62

2.00E+07

Tegasan Paksi-x

1.50E+07 1.00E+07

Ujikaji Makmal Analisis Nastran

5.00E+06 0.00E+00 0

200

400

600

800

1000

-5.00E+06 Daya Beban ( N )

Rajah 8.2.5: Graf Tegasan Melawan Daya Beban Titik 5 Rangka 125z

8.2.6

Perbincangan titik 6 titik 6 analisis ujikaji makmal

Nastran

daya

σx

daya

σx

0

0.00E+00

0

0

98.1

1.50E+06

98.1

1.446E+04

196.2

4.00E+06

196.2

3.657E+06

294.3

5.05E+06

294.3

4.306E+06

392.4

7.00E+06

392.4

2.610E+06

490.5

7.20E+06

490.5

5.267E+06

588.6

8.40E+06

588.6

5.932E+06

686.7

1.04E+07

686.7

6.744E+06

784.8

1.14E+07

784.8

8.560E+06

Jadual 8.2.6: Jadual Daya Beban Dan Tegasan Titik 6

63

1.40E+07 Tegasan Paksi-x

1.20E+07 1.00E+07 8.00E+06

Ujikaji Makmal

6.00E+06

Analisis Nastran

4.00E+06 2.00E+06 0.00E+00 0

200

400

600

800

1000

Daya Beban ( N )

Rajah 8.2.6:Graf Tegasan Melawan Daya Beban Titik 5 dan 6 Rangka 125z

Titik 6 dan 5 adalah titik sambungan antara rangka bahagian atas dan juga bahagian rangka utama. Ia juga titik yang sama tetapi berlaina arah kedudukan sahaja. Kedua-dua titik ini juga adalah titik yang kritikal Daripada jadual didapati graf membentuk garis lurus. Peningkatan beban akan meningkatkan tegasan yang wujud pada kedua-dua titik.

64 8.3

Perbincangan Graf Tegasan Melawan Daya Kilas Rangka 125z

8.3.1

Perbincangan titik 1 titik 1

ujikaji makmal

analisis nastran

daya kilas T ( Nm )

tegasan σx

daya kilas T ( Nm )

tegasan σx

0

0.00E+00

0

0

5.886

3.37E+04

5.886

-6.81E+04

11.772

-1.01E+05

11.772

-4.32E+04

17.658

-1.01E+05

17.658

-1.78E+04

23.544

-8.41E+04

23.544

-2.24E+04

29.43

-6.39E+05

29.43

-1.16E+05

35.316

-1.04E+06

35.316

-5.38E+05

41.202

-1.33E+06

41.202

-8.40E+05

47.088

-1.18E+06

47.088

-9.33E+05

Jadual 8.3.1: Jadual Titik Tegasan Dan Daya Kilas 4.00E+05 2.00E+05

Tegasan paksi-x

0.00E+00 -2.00E+05 0

10

20

30

-4.00E+05

40

50 ujikaji

-6.00E+05

Nastran

-8.00E+05 -1.00E+06 -1.20E+06 -1.40E+06 -1.60E+06 Daya Kilas ( Nm )

Rajah 8.3.1:Graf Tegasan Melawan Daya Kilasan Titik1 Rangka 125z

65

Daripada jadual di atas didapati pada titik 1 ini apabila daya kilas dikenakan pada rangka, tegasn yang terhasil adalah bernilai negatif. Ini bermaksud titik ini berada dalam keadaan mampatan. Setelah graf diplotkan didapati bahawa garf yang terhasil adalah garis lurus. Nilai magnitud yang diperolehi daripada ujikaji makmal adalah lebih tinggi berbanding nilai tegasan yang yang diperoleh daripada analisis Nastran.

8.3.2

Perbincangan titik 2 titik 2

ujikaji makmal

analisis nastran

daya kilas T ( Nm )

tegasan σx

daya kilas T ( Nm )

tegasan σx

0

0.00E+00

0

0

5.886

-7.24E+05

5.886

3.63E+04

11.772

-1.58E+06

11.772

5.34E+04

17.658

-2.31E+06

17.658

-8.84E+04

23.544

-3.30E+06

23.544

-2.74E+05

29.43

-3.87E+06

29.43

-1.48E+06

35.316

-5.17E+06

35.316

-1.52E+06

41.202

-5.74E+06

41.202

-3.07E+06

47.088

-6.60E+06

47.088

-5.72E+06

Jadual 8.3.2: Jadual Titik 2 Tegasan Dan Daya Kilas

66

2.00E+06

Tegasan Paksi-x

1.00E+06 0.00E+00 -1.00E+06 0

20

40

60

-2.00E+06 -3.00E+06 -4.00E+06

Ujikaji Makmal

-5.00E+06

Analisis Nastran

-6.00E+06 -7.00E+06 Daya Kilas ( Nm )

Rajah 8.3.2: Graf Tegasan Melawan Daya Kilasan Titik 2 Rangka 125z

Pada kedudukan titik 2 ini juga tegasan adalah dalam keadaan mampatan. Oleh sebab itu didapati graf yang diplotkan adalah berbentuk graf garis lurus dengan kecerunan negatif. Ini bermaksud semakin tinggi nilai daya kilas yang dibekalkan maka nilai tegasan akan semakin bertambah tetapi dalam arah mampatan.

67 8.3.3

Perbincangan titik 3 titik 3

ujikaji makmal

analisis nastran

daya kilas T ( Nm )

tegasan σx

daya kilas T ( Nm )

tegasan σx

0

0.00E+00

0

0

5.886

2.00E+06

5.886

5.37E+05

11.772

2.44E+06

11.772

9.69E+05

17.658

2.88E+06

17.658

9.90E+05

23.544

3.60E+06

23.544

2.58E+06

29.43

3.80E+06

29.43

2.98E+06

35.316

4.04E+06

35.316

3.51E+06

41.202

4.48E+06

41.202

3.52E+06

47.088

5.70E+06

47.088

6.32E+06

Jadual 8.3.3: Jadual Titik Tegasan Dan Daya Kilas

7.00E+06

Tegasan Paksi-x

6.00E+06 5.00E+06 4.00E+06 3.00E+06

Ujikaji Makmal

2.00E+06

Analisis Nastran

1.00E+06 0.00E+00 -1.00E+06 0

20

40

60

Daya Kilas ( Nm )

Rajah 8.3.3: Graf Tegasan Melawan Daya Kilasan Titik 3 Rangka 125z

68

Pada kedudukan titik 3 didapati tegasan yang terhasil akan meningkat dengan peningkatan beban. Merujuk kepada graf yang diplotkan, didapati trend graf yang terhasil adalah graf garis lurus. Graf analisis Nastran mempunyai kecerunan yang lebih tinggi berbanding dengan graf ujikaji makmal.

8.3.4

Perbincangan titik 4 titik 4

ujikaji makmal

analisis nastran

daya kilas T ( Nm )

tegasan σx

daya kilas T ( Nm )

tegasan σx

0

0.00E+00

0

0

5.886

-1.51E+05

5.886

-1.72E+05

11.772

-2.37E+05

11.772

-2.41E+05

17.658

-2.86E+05

17.658

-3.02E+05

23.544

-2.92E+05

23.544

-4.22E+05

29.43

-3.01E+05

29.43

-4.91E+05

35.316

-3.51E+05

35.316

-5.23E+05

41.202

-3.86E+05

41.202

-6.44E+05

47.088

-4.00E+05

47.088

-8.80E+05

Jadual 8.3.4: Jadual Titik 4 Tegasan Dan Daya Kilas

69

0.00E+00 -1.00E+05 0

20

40

60

Tegasan Paksi-x

-2.00E+05 -3.00E+05 -4.00E+05 -5.00E+05

Ujikaji Makmal

-6.00E+05

Analisis Nastran

-7.00E+05 -8.00E+05 -9.00E+05 -1.00E+06 Daya Kilas ( Nm ))

Rajah 8.3.4: Graf Tegasan Melawan Daya Kilasan Titik 4 Rangka 125z

Titik 4 juga menunjukan trend graf yang sama seperti titik-titik yang sebelum ini. Graf yang diplot adalah graf garis lurus dengan kecerunan negatif.

8.3.4

Perbincangan titik 5 titik 5

ujikaji makmal

analisis nastran

daya kilas T ( Nm )

tegasan σx

daya kilas T ( Nm )

tegasan σx

0

0.00E+00

0

0

5.886

-4.21E+05

5.886

5.43E+05

11.772

1.03E+06

11.772

-6.50E+05

17.658

2.04E+06

17.658

1.56E+06

23.544

3.20E+06

23.544

3.92E+04

29.43

5.08E+06

29.43

2.56E+06

35.316

5.67E+06

35.316

3.08E+06

41.202

7.12E+06

41.202

5.59E+06

47.088

9.29E+06

47.088

7.10E+06

Jadual 8.3.5: Jadual Titik 5 Tegasan Dan Daya Kilas

70

1.00E+07

Tegasan Paksi-x

8.00E+06 6.00E+06 Ujikaji Makmal

4.00E+06

Analisis Nastran

2.00E+06 0.00E+00 0

20

40

60

-2.00E+06 Daya Kilas ( Nm )

Rajah 8.3.5: Graf Tegasan Melawan Daya Kilasan Titik 5 Rangka 125z

Graf yang diperolehi adalah jenis garis lurus dengan kecerunan positif. Ini bermaksud apabila daya kilas menigkat maka tegasan akan semakin menigkat.

8.3.5

Perbincangan titik 6 titik 6

ujikaji makmal

analisis nastran

daya kilas T ( Nm )

tegasan σx

daya kilas T ( Nm )

tegasan σx

0

0.00E+00

0

0

5.886

2.93E+06

5.886

5.52E+05

11.772

5.17E+06

11.772

1.04E+06

17.658

7.54E+06

17.658

-3.58E+04

23.544

9.49E+06

23.544

4.08E+06

29.43

1.23E+07

29.43

7.60E+06

35.316

1.57E+07

35.316

9.12E+06

41.202

1.82E+07

41.202

1.56E+07

47.088

2.11E+07

47.088

2.84E+07

Jadual 8.3.6: Jadual Titik 6 Tegasan Dan Daya Kilas

71

3.50E+07 3.00E+07

Tegasan Paksi-x

2.50E+07 2.00E+07 1.50E+07

Ujikaji Makmal

1.00E+07

Analisi Nastran

5.00E+06 0.00E+00 -5.00E+06

0

20

40

60

-1.00E+07 Daya Kilas ( Nm )

Rajah 8.3.6: Graf Tegasan Melawan Daya Kilasan Titik6 Rangka 125z

Graf yang diplot adalah berbentuk garis lurus dengan kecerunan positif..didapati graf antara ujikaji makmal dan juga analisis nastran adalalah berdekatan dan bersilang pada titik yang terakhir.

72 8.4

Perbincangan Mengenai Tegasan Melawan Daya Beban RZ

8.4.1

Perbincangan titik 1 titik 1 Ujikaji Makmal daya F( N ) 0 98.1 196.2 294.3 392.4 490.5 588.6 686.7 784.8

analisis nastran daya F( N ) 0 98.1 196.2 294.3 392.4 490.5 588.6 686.7 784.8

tegasan σx -2.86E+05 4.29E+06 1.66E+07 2.49E+07 3.72E+07 5.46E+07 6.72E+07 7.21E+07 8.81E+07

tegasan σx 0.00E+00 2.32E+05 4.64E+05 4.08E+07 5.09E+07 5.81E+07 7.60E+07 7.71E+07 9.16E+07

Jadual 8.4.1: Jadual Titik Daya Tegasan Titik 1 1.20E+08

Tegasan Paksi-x

1.00E+08 8.00E+07 6.00E+07

Ujikaji Makmal

4.00E+07

Analisis Nastran

2.00E+07 0.00E+00 -2.00E+07

0

200

400

600

800

1000

Daya Beban ( N )

Rajah 8.4.1

:Graf Tegasan Melawan Daya Beban Titik 1 Rangka RZ

73 Perbincangan titik 2 titik 2 Ujikaji Makmal daya F( N ) 0 98.1 196.2 294.3 392.4 490.5 588.6 686.7 784.8

analisis nastran daya F( N ) 0 98.1 196.2 294.3 392.4 490.5 588.6 686.7 784.8

tegasan σx 0.00E+00 4.58E+06 1.17E+07 1.95E+07 3.32E+07 5.12E+07 6.46E+07 6.92E+07 8.21E+07

tegasan σx 0.00E+00 1.33E+06 2.12E+07 2.50E+07 3.11E+07 4.40E+07 6.13E+07 7.30E+07 7.20E+07

Jadual 8.4.2: Jadual Titik Daya Tegasan Titik 2

Tegasan Paksi-x

8.4.2

9.00E+07 8.00E+07 7.00E+07 6.00E+07 5.00E+07 4.00E+07 3.00E+07 2.00E+07 1.00E+07 0.00E+00 -1.00E+07 0 -2.00E+07

Ujikaji Makmal Analisis Nastran

200

400

600

800

1000

Daya Beban ( N )

Rajah 8.4.2: Graf Tegasan Melawan Daya Beban Titik 1 Rangka RZ

74 8.4.3

Perbincangan titik 3 titik 3

Ujikaji Makmal daya F( N ) 0 98.1 196.2 294.3 392.4 490.5 588.6 686.7 784.8

analisis nastran daya F( N )

tegasan σx 0.00E+00 5.72E+05 5.72E+05 2.86E+05 -2.43E+06 -4.00E+06 -4.18E+06 -4.72E+06 -4.99E+06

0 98.1 196.2 294.3 392.4 490.5 588.6 686.7 784.8

tegasan σx 0.00E+00 1.26E+05 2.07E+05 -4.95E+05 -5.01E+05 -1.25E+06 -1.51E+06 -2.94E+06 -3.90E+06

Jadual 8.4.3: Jadual Titik Daya Tegasan Titik 3 2.00E+06

Tegasan Paksi-x

1.00E+06 0.00E+00 -1.00E+06 0

200

400

600

800

1000 Ujikaji Makmal

-2.00E+06

Analisis Nastran

-3.00E+06 -4.00E+06 -5.00E+06 -6.00E+06 Daya Beban ( N )

Rajah 8.4.3: Graf Tegasan Melawan Daya Beban Titik 3 Rangka RZ

75 Perbincangan titik 4 titik 4 Ujikaji Makmal daya F( N ) 0 98.1 196.2 294.3 392.4 490.5 588.6 686.7 784.8

analisis nastran daya F( N )

tegasan σx 9.76E+05 -1.40E+06 -5.84E+06 -1.11E+07 -2.04E+07 -3.28E+07 -4.15E+07 -4.30E+07 -5.78E+07

0 98.1 196.2 294.3 392.4 490.5 588.6 686.7 784.8

tegasan σx 0.00E+00 -1.08E+05 -1.40E+06 -1.85E+06 -4.19E+06 -1.01E+07 -2.03E+07 -2.13E+07 -3.83E+07

Jadual 8.4.4: Jadual Titik Daya Tegasan Titik 4

1.00E+07 0.00E+00 Tegasan Paksi-x

8.4.4

-1.00E+07 0

200

400

600

-2.00E+07

800

1000 Ujikaji Makmal

-3.00E+07

Analisis Nastran

-4.00E+07 -5.00E+07 -6.00E+07 -7.00E+07 Daya Beban ( N )

Rajah 8.4.4: Graf Tegasan Melawan Daya Beban Titik 1 Rangka RZ

76 Perbincangan titik 5 titik 5 Ujikaji Makmal daya F( N ) 0 98.1 196.2 294.3 392.4 490.5 588.6 686.7 784.8

analisis nastran daya F( N )

tegasan σx 9.76E+05 -3.45E+06 -1.04E+07 -1.82E+07 -3.23E+07 -4.97E+07 -6.25E+07 -6.65E+07 -8.17E+07

0 98.1 196.2 294.3 392.4 490.5 588.6 686.7 784.8

tegasan σx 0.00E+00 -4.38E+04 -3.61E+03 -1.74E+06 -3.10E+07 -4.94E+07 -5.41E+07 -6.30E+07 -7.75E+07

Jadual 8.4.5: Jadual Titik Daya Tegasan Titik 5

2.00E+07 0.00E+00 Tegasan Paksi-x

8.4.5

-2.00E+07

0

200

400

600

800

1000 Ujikaji Makmal

-4.00E+07

Analisis Nastran

-6.00E+07 -8.00E+07 -1.00E+08 Daya Beban ( N )

Rajah 8.4.5: Graf Tegasan Melawan Daya Beban Titik 1 Rangka RZ

77 Perbincangan titik 6 titik 6 Ujikaji Makmal daya F( N ) 0 98.1 196.2 294.3 392.4 490.5 588.6 686.7 784.8

analisis nastran daya F( N )

tegasan σx 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 2.86E+05 0.00E+00 2.86E+05 -2.86E+05 -2.86E+05 -2.86E+05

0 98.1 196.2 294.3 392.4 490.5 588.6 686.7 784.8

tegasan σx 0.00E+00 -4.43E+04 -1.60E+05 -1.66E+05 -1.70E+05 -1.83E+05 -1.73E+05 -1.90E+05 -2.01E+05

Jadual 8.4.6: Jadual Titik Daya Tegasan Titik 6

4.00E+05 3.00E+05 Tegasan Paksi-x

8.4.6

2.00E+05 1.00E+05

Ujikaji Makmal

0.00E+00 -1.00E+05 0

200

400

600

800

1000

Analisi Nastran

-2.00E+05 -3.00E+05 -4.00E+05 Daya Beban ( N )

Rajah 8.4.6: Graf Tegasan Melawan Daya Beban Titik 1 Rangka RZ

78 Perbincangan titik 7 titik 7 Ujikaji Makmal daya F( N ) 0 98.1 196.2 294.3 392.4 490.5 588.6 686.7 784.8

analisis nastran daya F( N ) 0 98.1 196.2 294.3 392.4 490.5 588.6 686.7 784.8

tegasan σx 0.00E+00 1.01E+06 3.31E+06 5.49E+06 9.66E+06 1.69E+07 2.18E+07 2.45E+07 2.31E+07

tegasan σx 0.00E+00 1.90E+06 1.94E+06 1.03E+07 1.58E+06 1.50E+07 1.67E+07 1.89E+07 1.90E+07

Jadual 8.4.7: Jadual Titik Daya Tegasan Titik 7

3.00E+07 2.50E+07 Tegasan Paksi-x

8.4.7

2.00E+07 1.50E+07

Ujikaji Makmal

1.00E+07

Analsis Nastran

5.00E+06 0.00E+00 -5.00E+06

0

200

400

600

800

1000

Daya Beban ( N )

Rajah 8.4.7: Graf Tegasan Melawan Daya Beban Titik 1 Rangka RZ

79 Daripada jadual dan graf yang telah diplotkan dapat diperhatikan bahawa titik yang paling kritikal apabila rangka RZ ini diberikan daya beban adalah titik 1 dan titik 2. Kedua- dua titik ini adalah titik sambungan antara bar tepi dan juga bar tengah. Sila rujuk Rajah 8.01 . Secara keseluruhannya kesemua graf yang diplotkan membentuk satu graf garis lurus. Ini adalah mematuhi hubungan tegasan berkadar terus dengan daya yang dibekalkan iaitu F ∝ σ x . Walaupun terdapat graf yang membentuk garis lurus dengan kecerunan negatif ia bukan bermaksud daya berkadar songsang dengan tegasan, tetapi menunjukan bahawa tegasan berada didalam keadaan mampatan, manakala nilai positif merujuk kepada tegasan yang mengalami keadaan tegangan. Titik-titik yang mengalami tegasan mampatan adalah titik 2, 3, 4, 5 dan 6 manakala titik 1 dan 7 mengalami tegangan ini adalah berdasarkan kecerunan graf yangf diplot. Julat tegasan yang wujud adalah dari – 70Mpa sehingga 100 Mpa untuk analisis Nastarn dan juga ujikaji makmal. Taburan titik untuk kedua-dua graf analisis nastran dan juga makmal didapati ada yang sekata dan ada yang berselerak. Terdapat beberapa punca yang menyumbang kepada masalah ini antaranya ialah keadaan rangka yang telah lama. Ini disebabkan rangka RZ yang digunakan telah digunakan selama 4 semester yang lepas. Oleh sebab itu rangka telah mengalami pengaratan. Selain daripada itu masaalah yang berpunca daripada tolok terikan juga mampu menyebabkan bacaan tidak tepat. Ini mungkin tolok terikan tidak melekat sepenuhnya pada rangka motosikal ataupun wayar yang bersentuh di terminal. Masalah menggantung beban juga antara faktor yang mempengaruhi bacaan. Ini kerana tiada tempat yang sesuai untuk menggantung beban pada rangka disebabkan kekurangan ruang. Masalah beban yang berayun juga perlu diambil kira. Ini kerana analisis yang dijalankan adalah jenis analisis statik bukanlah dinamik.

80

8.5

Perbincangan Tegasan Melawan Daya Kilas RZ

8.5.1

Perbincangan titik 1 titik 1 Ujikaji

daya kilas T ( Nm ) 0 7.112 14.22 21.34 28.45 35.56 42.67 49.78 56.89

Nastran

tegasan paksi-x σx 0.00E+00 2.86E+06 2.86E+06 1.09E+07 2.46E+07 3.35E+07 4.63E+07 5.92E+07 7.32E+07

daya kilas T ( Nm ) 0 7.112 14.22 21.34 28.45 35.56 42.67 49.78 56.89

tegasan paksi-x σx 0.00E+00 1.06E+06 1.33E+06 1.50E+07 2.95E+07 3.00E+07 3.58E+07 4.92E+07 5.49E+07

Jadual 8.5.1: Jadual Titik Tegasan Dan Daya Kilas Titik 1

Tegasan Paksi-x 8.00E+07 6.00E+07 4.00E+07

Ujikaji Makmal

2.00E+07

Analisis Nastran

0.00E+00 -2.00E+07

0

20

40

60

Daya Kilas ( Nm )

Rajah 8.5.1: Graf Tegasan Melawan Daya Kilas Titik 1 Rangka RZ

81

8.5.2

Perbincangan titik 2 titik 2

daya kilas T ( Nm ) 0000 7.112 14.22 21.34 28.45 35.56 42.67 49.78 56.89

Ujikaji tegasan paksi-x σx -2.86E+05 3.15E+06 3.15E+06 1.29E+07 2.83E+07 3.80E+07 5.26E+07 6.61E+07 8.12E+07

daya kilas T ( Nm ) 0 7.112 14.22 21.34 28.45 35.56 42.67 49.78 56.89

Nastran tegasan paksi-x σx 0.00E+00 8.81E+05 1.17E+06 1.88E+05 1.45E+07 3.57E+07 4.21E+07 4.92E+07 6.56E+07

Jadual 8.5.2: Jadual Titik Tegasan Dan Daya Kilas Titik 2

1.00E+08

Tegasan Paksi-x

8.00E+07 6.00E+07 Ujikaji Makmal

4.00E+07

Analisis Nastran

2.00E+07 0.00E+00 -2.00E+07

0

20

40

60

Daya Kilas ( Nm )

Rajah 8.5.2: Graf Tegasan Melawan Daya Kilas Titik 2 Rangka RZ

82 8.5.2

Perbincangan titik 3 titik 3

daya kilas T ( Nm ) 0 7.112 14.22 21.34 28.45 35.56 42.67 49.78 56.89

Ujikaji tegasan paksi-x σx 0.00E+00 2.00E+06 2.00E+06 3.15E+06 6.01E+06 6.58E+06 6.01E+06 6.01E+06 5.43E+06

daya kilas T ( Nm ) 0 7.112 14.22 21.34 28.45 35.56 42.67 49.78 56.89

Nastran tegasan paksi-x σx 0.00E+00 1.26E+05 6.07E+05 1.27E+06 1.52E+06 2.06E+06 2.51E+06 3.94E+06 4.95E+06

Jadual 8.5.3: Jadual Titik Tegasan Dan Daya Kilas Titik 3

8.00E+06

Tegasan Paksi-x

7.00E+06 6.00E+06 5.00E+06 4.00E+06

Ujikaji Makmal

3.00E+06

Analisis Nastran

2.00E+06 1.00E+06 0.00E+00 -1.00E+06 0

20

40

60

Daya Kilas ( Nm )

Rajah 8.5.3: Graf Tegasan Melawan Daya Kilas Titik 3 Rangka RZ

83

8.5.4 Perbincangan titik 4 titik 4 daya kilas T ( Nm ) 0 7.112 14.22 21.34 28.45 35.56 42.67 49.78 56.89

Ujikaji tegasan paksi-x σx -1.35E+05 -1.73E+06 -1.73E+06 -9.10E+06 -2.05E+07 -2.75E+07 -3.88E+07 -4.98E+07 -5.66E+07

daya kilas T ( Nm ) 0 7.112 14.22 21.34 28.45 35.56 42.67 49.78 56.89

Nastran tegasan paksi-x σx 0.00E+00 -1.08E+05 -1.42E+06 -2.81E+07 -3.19E+07 -3.80E+07 -5.21E+07 -6.11E+07 -6.40E+07

Tegasan Paksi-x

Jadual 8.5.4: Jadual Titik Tegasan Dan Daya Kilas Titik 4

2.00E+07 1.00E+07 0.00E+00 -1.00E+07 0 -2.00E+07 -3.00E+07 -4.00E+07 -5.00E+07 -6.00E+07 -7.00E+07 -8.00E+07

20

40

60 Ujikaji Makmal Analisis Nastran

Daya Kilas ( Nm )

Rajah 8.5.4: Graf Tegasan Melawan Daya Kilas Titik 4 Rangka RZ

84

8.5.5 Perbincangan titik 5 titik 5 daya kilas T ( Nm ) 0 7.112 14.22 21.34 28.45 35.56 42.67 49.78 56.89

Ujikaji tegasan paksi-x σx 4.21E+05 -1.58E+06 -1.85E+06 -9.78E+06 2.55E+07 -3.09E+07 -4.46E+07 -5.75E+07 -7.10E+07

daya kilas T ( Nm ) 0 7.112 14.22 21.34 28.45 35.56 42.67 49.78 56.89

Nastran tegasan paksi-x σx 0.00E+00 -4.38E+04 -3.64E+05 -7.74E+06 -9.75E+06 -2.49E+07 -5.75E+07 -6.91E+07 -8.52E+07

Jadual 8.5.5: Jadual Titik Tegasan Dan Daya Kilas Titik 5

4.00E+07

tegasan Paksi-x

2.00E+07 0.00E+00 -2.00E+07

0

20

40

60

Ujikaji Makmal Analisis Nastran

-4.00E+07 -6.00E+07 -8.00E+07 -1.00E+08 Daya Kilas ( Nm )

Rajah 8.5.5: Graf Tegasan Melawan Daya Kilas Titik 5 Rangka RZ

85

8.5.6 Perbincangan titik 6 titik 6 daya kilas T ( Nm ) 0 7.112 14.22 21.34 28.45 35.56 42.67 49.78 56.89

Ujikaji tegasan paksi-x σx 0.00E+00 2.86E+05 2.86E+05 0.00E+00 -2.86E+05 -5.72E+05 8.58E+05 -1.14E+06 -1.14E+06

daya kilas T ( Nm ) 0 7.112 14.22 21.34 28.45 35.56 42.67 49.78 56.89

Nastran tegasan paksi-x σx 0.00E+00 -1.44E+05 -3.10E+05 -7.66E+05 -8.30E+05 -9.53E+05 -1.72E+06 -1.87E+06 -2.30E+06

Jadual 8.5.6: Jadual Titik Tegasan Dan Daya Kilas Titik 6

1.50E+06

Tegasan Paksi-x

1.00E+06 5.00E+05 0.00E+00 -5.00E+05 0

20

40

60

Ujikaji Makmal Analisis Nastarn

-1.00E+06 -1.50E+06 -2.00E+06 -2.50E+06 Daya Kilas ( Nm )

Rajah 8.5.6: Graf Tegasan Melawan Daya Kilas Titik 6 Rangka RZ

86

8.5.7 Perbincangan titik 7 titik 7 daya kilas T ( Nm ) 0 7.112 14.22 21.34 28.45 35.56 42.67 49.78 56.89

Ujikaji tegasan paksi-x σx 0.00E+00 1.16E+06 1.16E+06 3.90E+06 8.51E+06 1.10E+07 1.47E+07 2.17E+07 2.48E+07

daya kilas T ( Nm ) 0 7.112 14.22 21.34 28.45 35.56 42.67 49.78 56.89

Nastran tegasan paksi-x σx 0.00E+00 -1.56E+06 1.20E+06 2.99E+06 4.15E+06 9.00E+06 1.28E+07 1.85E+07 2.00E+07

Jadual 8.5.7: Jadual Titik Tegasan Dan Daya Kilas Titik 7

3.00E+07

Tegasan Paksi-x

2.50E+07 2.00E+07 1.50E+07

Ujikaji Makmal

1.00E+07

Analisis Nastran

5.00E+06 0.00E+00 -5.00E+06 0

20

40

60

-1.00E+07 Daya Kilas ( Nm )

Rajah 8.5.7: Graf Tegasan Melawan Daya Kilas Titik 7 Rangka RZ

87 Dalam ujikaji daya kilasan terhaadap rangka motosikal beban kilasan akan dibekenakan kepada rangka. Bagi menyamai keadaan pembebanan daya kilas, beban akan digantung di sebelah salah satu rangka motosikal dan sebalah bahagian lagi akan di apit atau clamp. Daripada jadual dan graf titik 1 sehingga 7 yang telah diplotkan, saya dapati corak trend graf tetap masih tidak berubah iaitu graf garis lurus diperolehi.. Apabila daya kilas dikenakan, setiap titik akan mengalami terikan dalam arah x dan y dan z ( tetapi arah z diabaikan ) setiap titik akan memberikan nilai-nilai yang berbeza bergantung kepada tahap kritikal titik itu.. Dan dari sinilah nilai tegasan diperolehi. Dari jadual dapat dinyatakan bahawa titik yang paling kritikal adalah pada titik 1 dan juga titik 2. Tegasan pada kedua-dua titik ini adalah yang tertinggi diantara kesemua titik lain. Pada titk ini keadaan sifat rekabentuk amat mempengaruhi nilai tegasan. Ini kerana terdapat perubahan saiz dimensi antar kedua-dua cantuman permukaan. Titik 1, 2 dan 3 adalah berada dalam keadan tegangan dan titik 4, 5, 6 dan 7 berada dalam keadaan mampatan. Ini kerana titik 1,2 dan 3 mempuyai kecerunan graf yang positif manakala graf 4 ,5, 6 dan 7 mempunayi kecerunan negatif. Ini menunjukan bahawa apabila daya kilas dikenakan pada rangka RZ.

8.6

Perbandingan antara rangka 125z dan juga rangka Rz

Didalam kajian yang telah dijalankan antara kedua-dua buah rangka, dapat diperhatikan bahawa kedua-dua mempunyai perbezaan dari segi rekabentuk, saiz, dimensi dan juga system gantungan ( absorber ). Kesemua faktor ini akan menyebabkan berlaku perbezaan. Jika kita lihat dari segi rekabentuk kedua-dua rangka ini, nyata terdapat perbezaan yang ketara antara kedua-duanya. Bagi rangka RZ ini adalah model awal. Berdasarkan kepada rekabentuknya dapat diperhatikan dengan jelasa bahawa ia adalah dari kategori Tubular Back Bone. Antara ciri-ciri Tubular Back Bone adalah seperti

88 rekabentuk mudah, ruang enjin yang sederhana,dan juga sokongan rangka utamanya yang berbentuk seperti buaian. Untuk rangka yang kedua pula iaitu rangka 125z ia adalah daripada jenis Cradle Frame. Jika kita kaji antara kedua-dua rangka ini didapati kedua-dua rangka ini amat berbeza dari segi fungsi dan juga cara memindahkan beban kepada tayar adalah berbeza. Untuk rangka 125 sistem pegas yang digunakan adalah monoshock. Sistem ini hanya menggunakan satu pegas besar sahaja. Kelebihan sistem ini ia dapat mengimbangi jisim keseluruhan motosikal ketika membelok kekiri atau kekanan. Bagi rangka motor RZ, sistem pegas yang digunakan adalah dari jenis dua gelung spring. Kedua-dua pegas ini terletak di kiri dan kanan untuk memindahkan beban dari penumpang dan jisim kepada tayar. Masalah system ini adalah ia kurang seimbang ketika membelok jika kedua-dua spring tidak sama kenyal lagi akibat spring telah mencapai had alah. Untuk itu rekabentuk system pegas rangka 125z adalah lebih baik berbanding dengan RZ. Dari segi kajian terhadap analisa tegasan, sama ada dari ujikaji makmal dan juga analsis Nastran dapat diperhatikan bahawa tegasan yang terhasil pada setiap titik kajian untuk rangka RZ adalah lebih rendah berbanding dengan rangka 125z. ini menandakan bahawa rangka 125z adalah lebih kukuh dan tahan berbanding rangka RZ. Jika diteliti kepada saiz rangka 125z adalah lebih pendek dan kecil berbanding dengan rangka RZ. Untuk itu dapat menjimatkan kos penghasilan dan memuidahkan proses pembuatan.

89 BAB IX

KESIMPULAN

Daripada kajian yang telah dijalankan selama dua semester ini, dapat disimpulkan bahawa kajian ini telah mencapai objektifnya. Dalam kajian projek sarjana muda ini kajian yang dijalankan adalah berkaitan dengan analisis rangka motosikal. Kajian hanya meliputi bahagian analisis statik sahaja. Rangka motosikal yang dikaji adalah rangka motor model 125z ( Yamaha ) dan juga RZ ( Yamaha ). Seterusnya kedua-dua rangka ini menjalani ujikaji di makmal dan juga dianalisis menggunakan perisian Nastran. Dari ujikaji di makmal nilai-nilai terikan diperolehi pada titik-titik yang trelah dipasangkan tolok terikan. Jika terikan ini diolah kita akan memperolehi nilai tegasan pada titik tersebut. Tegasan ini akan menunjukan tahap kritikal sesuatu titik apabila sesuatu daya dikenakan pada rangka motosikal. Analisis Nastran dijalankan untuk menunjukan perbandingan keputusan ujikaji makmal dengan hanya simulasi komputer. Merujuk kepada bahagian perbincangan didapati pada semua titik memberikan nilai tegasan yang lebih tinggi untuk ujikaji makmal berbanding tegasan yang diperoleh dari komputer. Perkara ini terjadi disebabkan keadaan rangka motosikal yang digunakan untuk ujikaji telah lama digunakan dan juga masalah ketika proses fabrikasi dan juga pembuatan rangka tersebut. sedangkan dalam analisis Nastran rangka diandaikan sebagai satu bahan yang homogen dan tiada kecacatan pada rangka motosikal. Disini juga dapat dirumuskan juga nilai tegasan akan meningkat dengan penambahan daya dan cara pembebanan terhadap rangka motosikal. Dari graf yang

90 diplot dapat disimpulkan bahawa pembebanan daya kilas adalah lebih tinggi daripada pembebanan secara beban tergantung. Ini terjadi kerana tegasan ricih lebih banyak berlaku bila daya kilas dikenakan pada rangka motosikal. Didalam kedua-dua rangka yang telah dikaji didapati bahawa terdapat beberapa titik yang berada dalam keadaan tegasan mampatan “-σ “dan juga tegasan tegangan “σ”

9.2

Cadangan Pada Masa Akan Datang

Dalam kajian terhadap analisis rangka motosikal ini saya telah dapati terdapat beberapa perkara yang boleh dipertingkatkan lagi. Ini bertujuan untuk memberikan satu keputusan ujikaji yang lebih tepat dan dapat menjadi rujukan kepada umum. Antara cadangan saya untuk masa hadapan adalah :

1. Melakukan analisis dinamik terhadap rangka motosikal ini. Dalam kajian yang saya lakukan ini, saya hanya menumpukan kepada analisis statik sahaja. Oleh sebab itu kurang variasi data yang diperolehi. Jika analisis dinamik dijalankan kita dapat memperoleh data-data berkenan rangka ketika proses pemanduan. Dan juga gambaran yang lebih menyamai apa yang terjadi pada rangka ketika dikenakan daya yang berubah-ubah.

2. Melakukan satu simulasi agar kita dapat melihat apa sebenarnya yang terjadi ketika proses pemanduan di jalan raya. Selain itu kita boleh lihat reaksi rangka motosikal terhadap daya-daya ataupun gegaran yang wujud ketika rangka sedang bergerak penentuan titik kritikal juga mungkin berbeza antara analsis statik dan juga analisis dinamik.

91 3. Perbandingan dengan beberapa sistem perisian computer selain daripada perisian Nastran. Antara contoh perisian yang menyediakan analisis Unsur Terhingga adalah COSMOS, 4. Kajian terhadap titik-titik yang kritikal dan cara-cara untuk meningkatkan kekuatan bagi mengelakan kegagalan berlaku di titik tersebut. Antara cara-cara yang boleh digunakan adalah penambahan sokongan palang ataupun meletakan gusset

RUJUKAN

1. Foalle, t. and Willoughby, V. (1990 ). “ Motorcycle Chassis Design: The Theory and Practice”, London : Osprey

2. Walker, M. (2001). “ Performance Motorcycle”, United Kingdom: Grange Books.

3. Bhatt,P. (1999). “ Structures” , London : Addison Wesley Longman.

4. Tartaglione, L.C (1991). “ Structural Analysis” , New York: McGraw-Hill

5. Willems,N. and Lucas Jr, E.R. and Dewolf, J.T. (2002), “ Mechanics of Materials”, Singapore: McGraw-Hill.

6. Beer, F.P>, Johnston Jr, E. R. and Dewolf, J.t (2002), “ Mechanics of Materials”, Singapore: McGraw-Hill.

7. Rockey, K.C., Evans H.R., Griffths, D.W and Nethercot, D.A. (1975). “ The Finite Element Methods in Engineering Science”, New York: Ellis Horwood.

8. Allaire,p.E ( 1985 ). “ Basic of Finite Element Method”, Iowa : Wm.C.Brown.

9. Dally, J.w. and Riley, W.F ( 1965). Experimenal Stress Analysis “ United State: McGraw-Hill.

10. Benham, P.P. and Crawford, R.J ( 1988 ). “ Mechanics of Engineering Materials”, England : Longman Scientific & Technical.

11. Den Hartog, J.P (1949) “ Strength of Materials “, New York: Macgraw-Hill.

12. Den Hartog, J.P (1952) “ Advanced Strength of Materials”, New York: McGrawHill.

13. Hendriks, M.A.N., Jonggedijk, H, Rots, J.G and van Spanje, W.J.E. (1997) “ Finite Elements in Engineering and Science”, Automotive Design Engineering:

14. Giles,J.G (1971). “ Body Construction and Design”, London : ILIFFE Books.

LAMPIRAN

Rajah : Menunjukan Graf Perbandingan Antara Beberapa Jenis bahan Binaan Tolok Terikan Terhdap Perubahan Suhu

Rajah : Menunjukan Kedudukan Tolok Terikan Pada Sebuah Syaf Berputar

Rajah : Menunjukan Kaedah Pemasangan Tolok Terikan

Rajah : Rajah Menunjukan Susun Atur Ujikaji Anjakan Pada Rangka Motor

Rajah : Rajah Menunjukan Paksi Pada Rangka Motosikal

LAMPIRAN

GAMBAR UBAHBENTUK YANG TERJADI DALAM NASTRAN

Rangka 125z Dikenakan Beban Gantung

Rangka 125z Dikenakan Daya Kilas

Rangka Rz Dikenakan Beban gantung

Rangka RZ Dikenakan Daya Kilas

GAMBAR NASTRAN

Gambar Rangka RZ Yang Telah Dianalisis Menggunakan Nastran

Gambar Rangka 125z Yang Telah Dianalisis Menggunakan Nastran

LAMPIRAN Rangka 125z

Titik Kritikal Daya Beban

Titik Kritikal Daya Kilas

Titik Kritikal Daya Beban

Titik Kritikal Daya Kilas

Rajah Elemen

Elemen Pada Rnagka RZ

Elemen Pada Rnagka 125z

Elemen Pada Rnagka 125z

KAEDAH MELAKUKAN ANALISA NASTRAN

Dalam menghasilkan sesuatu eksperimen atau ujikaji, kebiasaanya kita perlu merujuk kepada sesuatu rujukan. Dalam ujikaji makmal yang saya, terlebih dahulu saya melakukan analisa Nastran. Daripada analisa Nastran ini saya dapat memperolehi julat tegasan dan juga titik-titik yang kritikal. Dengan ini akan memudahkan saya untuk mengenalpasti titik-titik yang akan diletakan tolok terikan nanti. Untuk itu disini dirangkumkan kaedah-kaedah untuk mendapatkan data analisis Nastran: 1. Penghasilan lukisan kejuruteraan dari Acad dengan mengunakan saiz dimensi rangka motosikal. Lukisan ini meliputi keseluruhan saiz dan ciriciri yang sama pada motosikal tersebut.

Lukisan Gambar Dari Acad Solid Yang Diimport Kedalam Nastran

2. Lukisan kejuruteraan Acad ini diimport kedalam Nastran

Gambar Lukisan Yang Diimport Dari Acad

3. Pengisian jenis material yang telah dipilih bersamaan dengan material rangka yang sebenar.

n

Menu Jenis Bahan

Menu Penetapan Jenis Elemen

4. Melakukan Mesh. Iaitu pembahgian elemen

Menu Untuk Mesh Solid

Lukisan Gambar Berserta Node Dan Element Setelah Di Mesh

5. Penetapan titik constraint

Menu Jenis Constraint Yang Dipilih

Titik Penetapan Constrain

6. Penetapan titik daya yang dikenakan dan juga magnitud daya

Menu Magnitud Beban Yang Akan Diletak Pada Rangka

7. Analisa dijalankan untuk memperoleh keputusan. Proses ini memakan sedikit masa kerana computer memerlukan masa untuk membuat pengiraan. Dalam menu dibawah analisis statik dipilih sebagai jenis analisis

Menu Analsis Nastran

Menu Pemproses Data Output