Perpustakaan Digital ITB

Meningkatnya permintaan akan material yang ringan namun kuat telah menyebabkan semakin pentingnya memahami struktur mikro pada logam. Di antara sifat mikrostruktur ini, batas butir merupakan salah satu elemen yang dapat secara siginifikan mempengaruhi sifat mekanik bahan seperti kekuatan, kelenturan, dan perilaku retakan. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa retakan sering merambat sepanjang batas butir. Beberapa pendekatan numerik, seperti cohesive zone model dan extended finite element method, telah digunakan untuk mempelajari fenomena ini. Namun, pendekatan yang telah dilakukan ini menghadapi beberapa tentangan, seperti percabangan retak. Studi ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh batas butir terhadap perambatan retak melalui penggunaan metode medan fasa yang diimplementasikan melalui metode elemen hingga. Dalam metode medan fasa, perambatan retak berpusat pada energi regangan elastis dan ketangguhan patah, menyebabkan retak tumbuh menuju daerah dengan energi tersimpan yang lebih tinggi. Simulasi numerik dilakukan di Abaqus menggunakan subrutin yang didefinisikan pengguna untuk memodelkan perambatan retak pasa sistem polikristalin. Validasi terhadap referensi menunjukkan bahwa metode medan fasa dapat memberikan hasil pola perambatan retak dan respons gaya-perpindahan secara akurat. Dalam repons gaya-perpindahan, dua uji validasi menghasilkan gaya maksimum 0,710 kN dibandingkan dengan 0,689 kN (galat 3,0%) dan 23,304 kN dibandingkan dengan 23,016 kN (galat 1,3%). Perbedaan kecil ini sebagian disebabkan oleh variasi ukuran langkah waktu. Hasil juga menunjukkan bahwa batas butir mempengaruhi perilaku retak dengan memperlambat dan membelokkan retak tergantung dengan orientasi dan energi patahan dari batas butir. Temuan ini menunjukkan kemampuan metode medan fasa untuk menangkap fenomena patahan pada skala mikro dan memberikan wawasan untuk menufaktur material di masa depan dan juga prediksi kegagalan.