Perpustakaan Digital ITB

Busa sel-tertutup adalah kelas material seluler dengan sifat fisik dan mekanik yang luar biasa, seperti berat yang ringan, konduktivitas panas rendah, kapasitas penyerapan energi tinggi, dan rasio kekuatan-berat yang tinggi. Akibatnya, dalam beberapa tahun terakhir, busa sel-tertutup telah digunakan di industri kedirgantaraan, konstruksi, dan transportasi. Tantangan terbesar dalam memprediksi sifat mekanik busa aluminium sel-tertutup adalah menangkap karakteristik geometris dan topologi aktual secara tepat dan efisien sehingga dapat digunakan untuk memprediksi sifat mekaniknya secara akurat. Sifat mekanik busa dipengaruhi oleh parameter desain, misalnya material dasar, bentuk dan topologi sel, serta kepadatan relatif. Penelitian ini bertujuan untuk memvalidasi model busa hasil simulasi numerik dengan data eksperimen. Selain itu, mekanisme deformasi dan pengaruh parameter desain terhadap respons makro dan sifat mekanik model busa juga dianalisis. Geometris spesimen busa sel-tertutup dimodelkan berdasarkan algoritma Laguerre-Voronoi tessellation (LVT) dan struktur Kelvin menggunakan NEPER. Model LVT dibentuk oleh kumpulan sel polihedron tidak beraturan dengan distribusi, ukuran rata-rata, dan standar deviasi tertentu. Model busa di-mesh menggunakan elemen shell segi tiga (S3R) dan simulasi pembebanan tekan kuasi-statis uniaxial dilakukan menggunakan metode elemen hingga ABAQUS/Explicit. Simulasi numerik pembebanan tekan uniaxial dilakukan menggunakan dua pelat kaku (rigid) paralel yang terletak pada permukaan atas dan bawah model LVT. Pada pembebanan tekan, simulasi numerik menunjukkan kemiripan kualitatif untuk respons makro terhadap data eksperimen, meskipun terjadi keterlambatan densification. Model LVT mengalami deformasi lokal di daerah yang paling lemah, sebelum berkembang dan bergabung dengan daerah lemah lainnya. Deformasi dinding sel model LVT didominasi oleh bending. Fenomena ini tidak dapat ditangkap oleh struktur mikro sel Kelvin. Tegangan luluh material dasar, aspect ratio sel, dan kepadatan relatif merupakan parameter yang secara signifikan mempengaruhi respons makro dan sifat mekanik, terutama modulus Young relatif dan tegangan plateau model busa. Regangan densification hanya sensitif terhadap tegangan luluh material dasar dan bentuk sel. Model LVT memiliki nilai modulus Young relatif yang lebih tinggi 2,2 kali dibandingkan hasil eksperimen. Nilai regangan densification simulasi numerik untuk perbedaan kepadatan relatif tidak dapat mengikuti tren hasil eksperimen. Perbedaan ini dapat dikaitkan dengan perbedaan karakteristik struktur mikro secara detail antara model LVT dan spesimen busa. Namun, nilai tegangan plateau yang dihasilkan simulasi numerik cukup baik dalam memprediksi hasil eksperimen. Ini mengindikasikan bahwa proses keruntuhan dinding sel model LVT serupa dengan spesimen busa.