Finite Element Analysis Study of the Structural Strength of Two-Wheel Train Design Using ANSYS Workbench 17.2
DOI:
https://doi.org/10.26740/jrm.v10i03.73974Abstract
Roda kereta merupakan komponen vital dalam sistem perkeretaapian yang harus mampu menahan beban operasi secara aman dengan deformasi dan konsentrasi tegangan yang terkendali. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi dan membandingkan performa struktural dua desain roda kereta melalui pendekatan Finite Element Analysis (FEA). Analisis dilakukan menggunakan ANSYS Workbench 17.2 dengan memodelkan kontak roda dengan rel menggunakan tipe kontak frictionless agar kondisi batas lebih merepresentasikan kondisi operasi nyata. Material yang digunakan adalah baja karbon ASTM A36 sebagai pendekatan baseline, dengan pembebanan vertikal sebesar 110.362,5 N yang merepresentasikan setengah beban gandar jalur rel kelas I. Parameter evaluasi meliputi tegangan ekuivalen Von Mises, total deformasi, dan safety factor. Hasil simulasi menunjukkan bahwa Model B memiliki performa struktural yang lebih baik dibandingkan Model A, ditunjukkan oleh tegangan maksimum yang lebih rendah (160,82 MPa dibandingkan 195,19 MPa), deformasi maksimum yang lebih kecil (0,029245 mm dibandingkan 0,045356 mm), serta nilai safety factor minimum yang lebih tinggi (1,3742 dibandingkan 1,1322). Perbedaan kinerja ini dipengaruhi oleh variasi geometri, khususnya pada web plate, radius transisi, dan distribusi massa roda. Penelitian ini memberikan kontribusi berupa pemahaman pengaruh geometri terhadap respons struktural roda kereta dan dapat digunakan sebagai dasar evaluasi awal desain roda kereta menggunakan pendekatan FEA.Downloads
References
[1] A. Alwin, Paryanto, dan Rusnaldy, “Pengaruh Tebal Roda Kereta Terhadap Rasio Slip, Konsumsi Daya, Perubahan Massa Dan Kekasaran Permukaan,” J. Tek. Mesin, vol. 10, no. 2, hal. 189–196, 2022.
[2] S. B. Pratomo, H. Taufiq, E. Afrilinda, dan M. Doloksaribu, “Pengembangan Material Tapak Roda Kereta Api Impor dengan Penambahan Paduan dan Perlakuan Panas Normalisasi Pendinginan Kipas,” J. Ris. Ind., vol. 10, no. 2, hal. 83–91, 2016.
[3] F. R. Priwardana, Triyono, dan Soeharsono, “Analisis Kimia dan Mikrostruktur Rem Blok pada Roda Kereta Rel Listrik dengan Keausan Beralur,” J. Perkeretaapi. Indones. (Indonesian Railw. Journal), vol. 6, no. 1, hal. 53–59, 2022, doi: 10.37367/jpi.v6i1.190.
[4] D. A. Santoso dan M. Fitri, “Analisis Pengaruh Roda Benjol Terhadap Kekuatan Shaft Pada M-Car Trainset PT. MRT Jakarta,” J. Tek. Mesin, vol. 11, no. 2, hal. 111–120, 2022.
[5] I. M. Ilyasa, I. A. Hendaryanto, Handoko, dan A. Winarno, “Analisis Kekuatan Struktur pada Desain Traction Rod Kereta Api Lokomotif dengan Metode Finite Element Analysis ( FEA ),” J. Engine Energi, Manufaktur, dan Mater., vol. 8, no. 2, hal. 190–199, 2024.
[6] S. A. Pranatagama, O. Kurdi, dan A. Widodo, “Analisis Perubahan Tegangan Pada Friction Block Kereta Api Cepat dengan Octagonal Menggunakan Finite Element Method,” J. Tek. Mesin S-1, vol. 12, no. 2, hal. 61–64, 2024.
[7] I. D. Fahruri, S. Soepriyanto, dan A. S. Tayibnapis, “Pengaruh Perlakuan Panas Terhadap Struktur Mikro dan Tingkat Kekerasan pada Roda Kereta Api Hasil Pengecoran Logam,” J. Tugas Akhir, 2021.
[8] Abdunnaser dan Sumiyanto, “Pengaruh Media Pendingin Terhadap Sifat Mekanik dan Struktur Mikro Plat Baja Karbon ASTM A-36,” J. Bina Tek., vol. 11, no. 2, hal. 155–170, 2015.
[9] T. Setiazi, M. Tauviqirrahman, dan Muchammad, “Analisis Elemen Hingga Karakteristik Suhu Solid Disc Brake Mobil,” J. Tek. Mesin S-1, vol. 10, no. 4, hal. 547–550, 2022, doi: 10.1016/j.matpr.2021.01.437.
[10] B. Asngali, A. Susanto, M. F. Subkhan, I. Martinez, K. Yamada, dan F. Majedi, “Static Analysis of Railway Axle using Finite Element Method and Monitoring of Railway Bearing Based on Vibration Analysis,” J. Phys. Conf. Ser., vol. 1, hal. 1–7, 2021, doi: 10.1088/1742-6596/1845/1/012037.
[11] R. Z. Rahman, A. D. Putra, dan B. C. Tjiptady, “Analisis Kinerja Connecting Rod Menggunakan MEH (Metode Elemen Hingga) dengan Material Baja Paduan,” J. Mech. Electr. Technol., vol. 1, no. 2, hal. 50–54, 2022.
[12] K. A. Basyar, A. T. A. Salim, M. Z. Mahfud, I. Yuwono, dan A. P. Utomo, “Analisis Kekuatan Desain Struktur Bogie Frame Kereta Ukur pada Kondisi Beban Normal Service dengan Metode Elemen Hingga,” J. Perkeretaapi. Indones. (Indonesian Railw. Journal), vol. 6, no. 2, hal. 1–12, 2022.
[13] F. Ma’arif dan A. Y. Ismail, “Analisis Kekuatan Rangka Mesin Pencuci Dan Peniris Rumput Laut Menggunakan Metode Elemen Hingga,” Pros. Semin. Nas. Teknol. Ind. Berkelanjutan V, hal. 1–19, 2025.
[14] A. Saepuddin, P. H. Adiwibowo, H. N. Sari, dan Masykur, “Penerapan Simulasi Elemen Hingga untuk Pengujian Kekuatan Sasis Mobil BAJA SAE,” J. Mekanova Mek. Inov. dan Teknol., vol. 10, no. 2, hal. 553–562, 2024.
[15] A. Zulkarnain, D. I. Kusuma, dan A. Joewono, “Rancang Bangun Prototype Alat Pendeteksi Wheel Flat pada Sarana Kereta K3,” Bul. Profesi Ins., vol. 5, no. 2, hal. 66–71, 2022.
[16] C. Gao, Y. Zhang, T. Fan, J. Wang, H. Song, dan H. Su, “Microstructure and Mechanical Properties of High-Speed Train Wheels : A Study of the Rim and Web,” J. Cryst., vol. 15, no. 8, hal. 1–19, 2025.
[17] A. Faza, A. Faridzi, dan Ponidi, “Ketahanan Baja ASTM A36 Terhadap Pengujian Tarik dan Bending dengan Proses Pengelasan SMAW dan Metalografi,” J. Rekayasa Sist. Eng. dan Manufaktur, vol. 2, no. 2, hal. 109–118, 2024.
[18] S. Senthilkumar, S. Manivannan, R. Venkatesh, dan M. Karthikeyan, “Influence of Heat Input on the Mechanical Characteristics, Corrosion and Microstructure of ASTM A36 Steel Welded by GTAW Technique,” J. Heliyon, vol. 9, no. 9, hal. 1–12, 2023, doi: 10.1016/j.heliyon.2023.e19708.
[19] A. Halim, I. Suryapradana, N. S. Radear, Z. S. Gheitsa, dan P. Akbar, “Analisis Struktur Rangka Box Fermentasi Biji Kakao Menggunakan Metode Elemen Hingga,” J. Rekayasa Mesin, vol. 20, no. 1, hal. 105–114, 2025.
[20] F. A. Budiman, A. Septiyanto, A. Dwi, N. Indriawan, dan R. Setiadi, “Analisis Tegangan von Mises dan Safety Factor pada Chassis Kendaraan Listrik Tipe In-Wheel,” J. Rekayasa Mesin, vol. 16, no. 1, hal. 100–108, 2021.
[21] ANSYS Inc., ANSYS: Theory Reference. Southpointe 2600 Ansys Drive Canonsburg, PA 15317: ansys.com, 2025.
[22] M. N. Rizki, A. Fikri, Faisal, dan R. A. Nanda, “Analisis von Mises Stress, Strain, dan Total Deformasi pada Pelat Implan Metatarsophalangeal (MTP) dengan Material TI-6AL-4V Menggunakan Finite Element Method,” J. Teknol. Kim. Unimal, vol. 12, no. 2, hal. 178–189, 2023.
[23] M. R. B. Pradana, C. Anam, I. Yuniwati, M. Lazuardi, E. N. Sari, dan Umar, “Analisis Kekuatan Bearing pada Mesin Granulator terhadap Pembebanan Statis Menggunakan Metode Finite Element Analysis (FEA),” J. Rekayasa Mesin, vol. 24, no. 2, hal. 45–49, 2024.
[24] S. Garindra, R. D. Sampurno, dan Sailon, “Simulasi Tegangan pada Rangka Sepeda Motor ESAF Menggunakan Metode Finite Element Analysis,” J. Sains dan Ilmu Terap., vol. 7, no. 2, hal. 101–107, 2024.
[25] B. Kaur, P. Kaur, dan A. K. Jain, “Analysis of Deformation of RC Beam with Addition of Fly Ash: a Finite Element Based Modeling,” Int. Res. J. Eng. Technol., vol. 7, no. 5, hal. 6640–6649, 2020.
[26] M. D. Mustaqim, D. T. Santoso, dan Ujiburrahman, “Design and Structural Evaluation of an Electric Motorcycle Frame Using FEA,” J. Mech. Electr. Technol., vol. 04, no. 03, hal. 168–178, 2025.
[27] H. Pilargenta, C. M. P., M. D. F. R., M. A. Al Qoroni, dan N. Adyono, “Analisa Faktor Keamanan pada Desain Alat Die Cut Menggunakan Simulasi Finite Element Analysis,” Technol. Mech. Eng. Semin., vol. 1, no. 1, hal. 144–155, 2024.
[28] F. R. Susilo, R. Ismail, dan B. Setiyana, “Analisis Tegangan Von Mises, Deformasi, dan Safety Factor pada Rangka Sepeda Motor Matic 100 CC Menggunakan Metode Elemen Hingga,” J. Tek. Mesin S-1, vol. 13, no. 4, hal. 13–20, 2025.
[29] R. Ponseka, I. Akbar, T. P. Sianipar, S. A. Valianta, dan Madagaskar, “Analisis Struktur Kursi Roda Multi Guna Menggunakan Finite Element Analisis dan Analitik,” J. Rekayasa Mesin, vol. 24, no. 2, hal. 101–109, 2024.
[30] H. Abbas, D. Juma, dan M. M. R. Jahuddin, “Penerapan Metode Elemen Hingga untuk Desain dan Analisis Pembebanan Rangka Chassis Mobil Model Tubular Space Frame,” ILTEK J. Teknol., vol. 15, no. 2, hal. 96–102, 2020.
[31] L. R. Wiradarma, M. R. F. Amrozi, dan S. Siswosukarto, “Analisis Dampak Penambahan Beban Gandar Kereta Api terhadap Struktur Jalan Rel,” Simp. Nas. Teknol. Infrastruktur, hal. 1–8, 2024.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2025 Jurnal Rekayasa Mesin
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Abstract views: 11
,
PDF Downloads: 6
