Path: TopS2-ThesesPhysics-FMIPA2014

STUDI SIFAT DAN RESPON MEKANIK MODEL KOMPOSIT SERAT LURUS KONTINU DALAM PENGARUH BEBAN TEKAN

Master Theses from JBPTITBPP / 2017-09-27 14:41:02
Oleh : IRFAN DWI ADITYA ( NIM : 20211312) Pembimbing : Widayani, Ph.D. ;Dr. rer.nat Sparisoma Viridi, S2 - Physics Teaching
Dibuat : 2014, dengan 7 file

Keyword : Abaqus FEA , komposit serat lurus kontinu, matriks, serat, uji Tekan

Material komposit memiliki banyak keunggulan karena sifat bahan komposit yang




dapat direkayasa sesuai kebutuhan. Material komposit sendiri tersusun dari matriks




yang berfungsi sebagai untuk mentransfer tekanan antara serat penguat melindungi




serat dari kerusakan mekanik, serta serat yang berfungsi sebagai penguat material




komposit itu sendiri. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari sifat mekanik




komposit serat lurus kontinyu, secara khusus dalam pengujian tekan. Penelitian




dilakukan melalui simulasi dan eksperimen. Penelitian dilakukan melalui simulasi




dan eksperimen.




Objek yang diuji dalam penelitian ini terdiri dari dua jenis komposit serat lurus




kontinyu, yaitu komposit dengan matriks epoxy dan filler carbon pensil serta matriks




kayu dan filler epoxy. Simulasi dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak




Abaqus FEA 6.12 students edition dan memanfaatkan teori yang berdasarkan pada

“rule of mixtures”. Pada bagian eksperimen, dilakukan uji tekan pada objek komposit




yang telah dibuat. Dimensi sampel epoxy yang dibuat adalah 2 cm ×2 cm×5 cm dan




isi pensil yang digunakan berdiameter 0,2 cm. Sedangkan model komposit serat lurus




dengan matriks kayu albasiah dan serat epoxy memiliki dimensi 2,5 cm x 2,5 cm x 5




cm dengan serat berbentuk silinder berdiameter 0,5 cm dengan panjang 5 cm.




ii




Simulasi dilakukan dengan prosedur yang sama dengan prosedur uji tekan yang




dilakukan dengan menggunakan alat Tensilon UCT-5T di P3FT LIPI Bandung yaitu




dengan menerapkan prosedur uji tekan dengan metoda isostrain, dimana matriks




serta serat mengalami perubahan panjang yang sama selama pengujian.




Nampak ada perbedaan antara hasil simulasi dengan perhitungan secara teoritis.




Semakin banyak jumlah serat, maka perbedaannya pun semakin besar. Hal ini sangat




mungkin diakibatkan oleh adanya perubahan dimensi serat ketika proses pembuatan




mesh saat simulasi. Salah satu cara untuk yang mungkin untuk mengurangi perubahan




luas penampang serat pada waktu pembentukan mesh adalah dengan membuat satu




buah serat saja untuk berbagai fraksi volum. Hasil dari model simulasi ini lebih sesuai




dengan gambaran teoritis.




Dari hasil uji tekan, teramati bahwa model komposit dengan matriks epoxy dan serat




isi pensil mengalami penggembungan pada bagian yang ditekan langsung oleh alat




uji. Dari hasil Micro-CT scan, baik tampak samping maupun dari penampang




melintang, tampak jelas bahwa pada bagian isi pensil yang melengkung telah terjadi




retakan. Karena isi pensil mengalami keretakan di mana-mana, maka selama proses




uji tekan berlangsung, sangat mungkin bahwa isi pensil tidak berpengaruh dalam




memperkuat model komposit serat lurus kontinu secara keseluruhan. Studi simulasi




dengan matriks epoxy dan serat isi pinsil menunjukkan bahwa untuk memperoleh




hasil simulasi visual yang sesuai dengan eksperimen, maka pada simulasi perlu




ditambahkan objek yang menempel pada bagian material yang melakukan kontak




langsung dengan gaya tekan.




Pada model komposit dengan matriks kayu dan serat epoxy tampak bahwa setelah




ruang terisi penuh epoxy terjadi penyerapan oleh kayu sehingga nampak volume




epoxy seperti berkurang sehingga perlu penambahan beberapa kali untuk




memenuhinya. Melalui fenomena ini diketahui bahwa kayu albasiah memiliki pori




yang dapat menyerap epoxy. Berdasarkan pengamatan visual dan pengamatan CTscan




pada model komposit dengan matriks kayu albasiah dan serat epoxy, terjadi




iii




fenomena penyerapan epoxy oleh kayu pada saat proses pembuatan sampel, dengan




demikian maka pada dasarnya matriks yang digunakan bukanlah kayu albasiah murni,




melainkan kayu albasiah yang telah menyerap epoxy. Sedangankan hasil simulasi




menunjukkan bahwa semakin banyak jumlah serat, maka volume epoxy yang diserap




oleh kayu pun semakin banyak. Simulasi juga menunjukkan bahwa distribusi




perubahan panjang (displacement) lebih besar pada bagian atas model atau daerah




yang melakukan kontak langsung dengan gaya tekan.

Deskripsi Alternatif :

Composite materials have many advantages because of the nature of composite




materials that can be engineered as needed. Composite material composed of matrix




that that serves as a matrix to transfer stress between the fiber reinforcement and also




to protect the fiber from mechanical damage, and fiber as the reinforcement. This




research was conducted to study the mechanical character of fiber aligned continuous




composite, specifically on pressure test. The research was conducted through




simulations and experimentations.




The object tested in the research consisted of two fiber aligned continuous composite;




composite with epoxy matrix & pencil carbon filler and with wood matrix & epoxy




filler. The simulation was conducted using the Abaqus FEA 6.12 students edition




software and utilizing the theory based on the “rule of mixtures”. For the experiment




part, pressure tests were conducted to the composite object that has been made.




Epoxy sample dimension created is 2 cm × 2 cm × 5 cm using fiber pencil rods as a




fiber with diameter 0.2 cm. While the aligned continuous fiber composite model




composite with wood matrix & epoxy filler has dimensions of 2.5 cm x 2.5 cm x 5




cm for the matrix and cylindrical fiber with a diameter of 0.5 cm and 5 cm length.




v




Simulations carried out using the same procedure with the compressive test procedure




that is done by using Tensilon UCT-5T at P3FT LIPI Bandung by applying




compressive test procedure with isostrain method, in which the matrix and fibers




undergo the same length changes during testing.




It appears that there is a difference between the simulation results with theoretical




calculations. The more the number of fibers, the difference is even greater. It is very




likely caused by the change in dimension of the fiber during the simulation process.




To solve this problem, is to make just one fiber for different fiber volume fractions.




Results of this simulation model is more in line with the theoretical picture.




From the pressure tests, it was observed that the composite experienced bulging on




the part which pressure was applied to by the pressure device. From the Micro CT




scan result, we can see that in fact, the filler rods are broken everywhere The




phenomena cannot seen by naked eyes. The result indicates that actually during the




compression testing the response from the samples is only from the epoxy.




Simulation study with epoxy matrix and pencil rods as a fiber shows that to improve




the simulation, we add a brittle thin material to cover the upper part of the model.




This thin material is stuck to the model.




In the composite model with wood and fiber epoxy matrix seems that after a fully




charged epoxy happened absorption by the wood so it looks like the epoxy volume




decreases and therefore need the addition of a few times to meet them. Through this




phenomenon is known that wood Albasiah have pores that can absorb epoxy.




Based on visual observations and the observations using CT-scan on the composite




model with albasiah matrix and epoxy fiber, during manufacturing process, epoxy




absorption by wood phenomenon happen, and thus essentially a matrix that being




used is not pure Albasiah wood, but Albasiah wood that has absorbed epoxy. While




the results of the simulation show that the more the number of fibers, the volume of




absorbed epoxy by the wood was more and more.




vi Simulations also show that the distribution of the change in length (displacement) is




greater at the top of the model or areas in direct contact with the pressure.

Beri Komentar ?#(0) | Bookmark

PropertiNilai Properti
ID PublisherJBPTITBPP
OrganisasiS
Nama KontakUPT Perpustakaan ITB
AlamatJl. Ganesha 10
KotaBandung
DaerahJawa Barat
NegaraIndonesia
Telepon62-22-2509118, 2500089
Fax62-22-2500089
E-mail Administratordigilib@lib.itb.ac.id
E-mail CKOinfo@lib.itb.ac.id

Print ...

Kontributor...

  • Pembimbing : Widayani, Ph.D. ;Dr. rer.nat Sparisoma Viridi, Editor: Alice Diniarti

File PDF...