PREDIKSI FAKTOR KONSENTRASI TEGANGAN GESER PADA POROS BERTINGKAT DENGAN UNDERCUT DIN 509 TIPE E MELALUI ANALISIS ELEMEN HINGGA

Authors

  • Muhammad Fuad Abdul Hakim Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Merdeka Madiun, Jl. Serayu No.79, Kota Madiun, 63133, Indonesia
  • Sutrisno Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Merdeka Madiun, Jl. Serayu No.79, Kota Madiun, 63133, Indonesia

DOI:

https://doi.org/10.51510/sinergipolmed.v7i3.3365

Keywords:

Undercut, konsentrasi tegangan, poros bertingkat, torsi, metode elemen hingga

Abstract

Pada poros bertingkat yang menerima beban torsi, akan mengalami konsentrasi tegangan, khususnya dibagian perubahan diameternya. Diperlukan nilai faktor konsentrasi tegangan (Kts) untuk menghitung tegangan maksimal yang terjadi pada poros bertingkat tersebut. Nilai Kts umumnya diperoleh dari grafik khusus, yang disusun berdasarkan geometri yang diberikan pada bagian perubahan diameter, seperti fillet. Namun, selain fillet, ada geometri lain yaitu undercut yang umum diberikan pada poros bertingkat, sehingga nilai Kts tidak bisa diperoleh dari grafik khusus tersebut karena berbeda geometri. Penelitian ini bertujuan untuk menyusun grafik faktor konsentrasi tegangan untuk poros bertingkat dengan undercut yang diberikan beban torsi, agar dapat digunakan untuk menghitung tegangan maksimal yang terjadi. Dilakukan simulasi metode elemen hingga terhadap 492 variasi poros bertingkat dengan rasio perbandingan diameter besar dan diameter kecil (D/d) yaitu 1,11; 1,25; 1,43; dan 1,67; pada rentang diameter kecil 3 – 125 mm, dengan dimensi undercut tipe E yang mengacu pada standar DIN 509. Diperoleh grafik spesifik yang dapat digunakan untuk menentukan nilai faktor konsentrasi tegangan (Kts) pada poros bertingkat dengan undercut yang menerima beban torsi. Nilai Kts tersebut berkisar diantara 1,20 sampai dengan 2,21.

References

Abbas, A. W. N., Hussein, A., & Al Shubber, H. A. (2025). A Numerical Analysis of Shaft Stress Concentration Using ANSYS. Engineering, Technology & Applied Science Research, 15(5), 26282–26289.

Ahmad, N. M., Althesa, A., Agus, M., Muchamad, M., Aan, B., & Hisyam, M. (2025). Studi Pengaruh Jumlah, Ukuran, Bentuk Mesh Terhadap Hasil Simulasi Rangka Sepeda Motor Listrik Menggunakan Metode Finite Element Analysis (Fea). Jurnal Media Informatika (Jumin), 6(6), 2720–2731.

Ali, A., Permana, D. I., & Yudha, H. N. (2022). Analysis of variance dimension of reinforcement to stress concentration factor using Finite Element Method. SINERGI, 26(3), 295–302.

Bhosle, S. M., Bhosale, S. S., Mahadik, S. C., & Pondkule, S. M. (2025). Exploring research trends in use of finite element analysis for optimization of stress concentration factor in bars with fillets. Discover Mechanical Engineering, 4(68), 1-24.

Chintala, G. (2018). Stress Concentration Factors for Various Specimen with ANSYS. International Journal of Management, Technology And Engineering, 8(12), 2551–2562.

DIN 509. (2006). Technical drawings - Undercuts - Type and dimensions DIN 509.

Dong, X., & Chen, J. (2026). Finite Element Verification of Saint-Venant Principle based on Abaqus. Scientific Journal of Technology, 8(4), 26–30.

Fitri, M., & Saputra, D. D. (2023). Simulasi Putaran Kritis pada Poros dengan Beban Alat Uji Putaran Kritis Menggunakan Software ANSYS. Jurnal Unitek, 16(1), 103–114.

H. Patel, R., & P. Patel, B. (2023). Analyzing Stress Concentration Factor in Finite Plate with Different Polygonal Discontinuities Under Uniaxial Compression Using FEM. Jurnal Kejuruteraan, 35(5), 1033–1043.

Hafidzin, W. R., & Noubnome, V. (2023). Pengaruh Variasi Radius Fillet Pada Poros Bertingkat Dengan Beban Gabungan Terhadap Faktor Keamanan. Jurnal Ilmiah Wahana Pendidikan, 9(2), 668–677.

Jordaan, J. (2025). Case Study: Evaluation of Stress Concentration Factors in Shaft Keyways Through FE Analysis. R&D Journal, 41(1), 1-8.

Kostic, N., Marjanovic, V., Petrovic, N., Pesic, Z. J., & Milenkovic, S. (2024). Predicting Stress Concentration Factors In Tensionloaded Shafts Using Artificial Neural Networks. COMETa2024 7th International Scientific Conference, 394–401.

Mayr, C. M., & Rother, K. (2019). Improved stress concentration factors for circular shafts for uniaxial and combined loading. Materials Testing, 61(3), 193–203.

Nooruldeen, H. M. (2026). Effect of Fillet Radius of the Shaft On Von Mises Stress. International Journal of Multidisciplinary Research and Analysis, 09(02), 542-548.

Ozkan, M. T., & Erdemir, F. (2020). Determination of stress concentration factors for shafts under tension. Materials Testing, 62(4), 413–421.

Pedersen, N. L. (2018). Aspects of stress in optimal shaft shoulder fillet. The Journal of Strain Analysis for Engineering Design, 53(5), 285–294.

Rogers, L., & Fleming, R. A. (2025). Calculation of Stress Concentration Factors for Round Shafts with Shoulder Fillets. ASEE Midwest Section Conference.

Shimasaki, K., Nishino, T., Yoshizawa, T., Watanabe, R., Hirose, F., Yasunaga, S., & Mishima, H. (2024). Stress Analysis in Conversion Total Hip Arthroplasty: A Finite Element Analysis on Stem Length and Distal Screw Hole. Journal of Clinical Medicine, 14(1), 1-17.

Sinossi, M. I., & Sadak, T. W. (2024). Numerical Study Of Gradual Change In Shaft Diameter And Relief Groove Radius On Stress Concentration Factor. Eurasian Physical Technical Journal, 21(3), 125–131.

Sivák, P., Delyová, I., & Bocko, J. (2023). Comparison of Stress Concentration Factors Obtained by Different Methods. Applied Sciences, 13(24), 1-20.

Suryono, E., Jamaldi, A., Kristiawan, Y. Y., Margono, B., Susanto, H., & Wilis, G. R. (2022). Analisis Statik Poros Bintang Aisi 1045 Pada Motor Matic. Teknika, 7(4), 157–164.

Published

2026-11-06

Issue

Vol. 7 No. 3 (2026): Edisi Oktober (Isu dalam Proses)

Section

Articles

License

Copyright (c) 2026 Muhammad Fuad Abdul Hakim, Sutrisno

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.