ANALISIS DISTRIBUSI TEGANGAN VON MISES PADA VERTEBRA LUMBALIS 4 HINGGA SACRALIS 1 TERHADAP VARIASI SUDUT FLEKSI DENGAN METODE NUMERIK

Abstract

Struktur tulang belakang manusia, khususnya pada segmen lumbal bawah (L4–S1), memiliki peran vital dalam menopang beban tubuh dan memberikan fleksibilitas gerak. Dalam aktivitas sehari-hari seperti membungkuk, mengangkat beban, atau duduk dalam waktu lama, segmen ini mengalami kombinasi beban aksial, gaya geser, dan momen lentur yang kompleks. Interaksi ketiga beban ini dapat memicu konsentrasi tegangan internal yang berpotensi menimbulkan gangguan mekanis seperti herniasi diskus atau spondilolistesis, terutama saat sudut fleksi tubuh meningkat secara signifikan. Untuk memahami bagaimana sudut fleksi memengaruhi distribusi tegangan, dilakukan simulasi numerik menggunakan pendekatan metode elemen hingga (FEM). Geometri tulang belakang dibuat berdasarkan data CT-scan pasien yang kemudian dimodelkan dan divalidasi menggunakan perangkat lunak Mimics 21.0. Sudut fleksi divariasikan mulai dari 0°, 15°, 30°, 45°, 60°, hingga 75°, dengan beban vertikal sebesar 500 N. Hasil simulasi menunjukkan peningkatan tegangan von Mises seiring bertambahnya sudut fleksi, dengan nilai maksimum 1588,9 MPa pada sudut 60°. Setelah sudut tersebut, tegangan menurun sedikit pada 75°, namun masih tergolong tinggi. Temuan ini menegaskan pentingnya pemahaman distribusi tegangan pada tulang belakang dalam merancang alat ortopedi, prosedur klinis, dan strategi rehabilitasi yang mempertimbangkan risiko cedera akibat postur ekstrem. Penelitian ini memberikan kontribusi penting dalam pengembangan intervensi biomekanik yang lebih aman dan efektif.