Studi Numerik Kekuatan Rangka Mesin Briket Arang Menggunakan Finite Element Method (FEM) dengan Variasi Jenis Material dan Pembebanan

Abstract

Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis kekuatan struktur rangka mesin briket arang dengan membandingkan penggunaan material Structural Steel dan Stainless Steel menggunakan metode Finite Element Method (FEM). Penelitian dilakukan karena kekuatan dan kekakuan rangka berperan penting dalam menjaga kestabilan dan keamanan mesin selama proses operasi. Model rangka dibuat dalam bentuk tiga dimensi menggunakan SolidWorks dan dianalisis secara numerik pada kondisi struktur statik. Analisis dilakukan terhadap parameter total deformation, normal stress, normal elastic strain, dan safety factor dengan kondisi batas berupa fixed support pada kaki rangka. Pembebanan yang diberikan terdiri atas gaya motor sebesar 13,5 N dan variasi beban pengepres sebesar 9,5–36,5 N. Hasil simulasi menunjukkan bahwa peningkatan pembebanan menyebabkan kenaikan nilai deformasi, tegangan, dan regangan pada kedua material. Pada pembebanan maksimum 36,5 N, nilai total deformation material Structural Steel sebesar 1,17570 mm dan Stainless Steel sebesar 1,21840 mm. Nilai normal stress maksimum yang diperoleh masing-masing sebesar 27,138 MPa dan 27,139 MPa, sedangkan nilai safety factor sebesar 9,21 untuk Structural Steel dan 7,63 untuk Stainless Steel. Hasil validasi antara simulasi numerik dan pengujian aktual menunjukkan nilai error sebesar 1,008–1,015% pada Structural Steel dan 0,997–1,019% pada Stainless Steel, yang menunjukkan tingkat kesesuaian yang baik antara hasil simulasi dan kondisi aktual. Berdasarkan hasil penelitian, Structural Steel memiliki kekakuan struktur dan tingkat keamanan yang lebih baik dibandingkan Stainless Steel sehingga lebih direkomendasikan sebagai material rangka mesin briket arang