Perpustakaan Digital ITB

Komposit polimer bertulang serat (fiber-reinforced polymer/FRP) lapisan tipis (thinply) memiliki ketahanan kerusakan yang lebih baik dan mampu menunda terbentuknya retak matriks transversal dibandingkan komposit konvensional. Penelitian ini mengembangkan kerangka pemodelan multiskala berbasis metode Direct FE2 dengan distribusi Representative Volume Element (RVE) stokastik untuk menginvestigasi pengaruh ketebalan lapisan terhadap retak matriks transversal pada komposit cross-ply. Kerangka pemodelan menghubungkan analisis elemen hingga skala makro dengan RVE skala mikro yang terdiri atas serat kaca, matriks polipropilena, dan antarmuka serat– matriks menggunakan elemen kohesif. Tiga RVE stokastik dengan jarak maksimum antarserat yang berbeda berhasil dibangkitkan dan diverifikasi terhadap hasil numerik pada literatur. Model cross-ply berbasis Direct FE2 selanjutnya divalidasi menggunakan data eksperimental dan numerik. Respon tegangan–regangan, degradasi kekakuan, kerapatan retak, dan morfologi kerusakan dianalisis pada laminat konvensional dan thinply. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kerangka Direct FE2 mampu mereproduksi respon elastis dan degradasi kekakuan yang dilaporkan pada penelitian terdahulu. Selain itu, pengurangan ketebalan lapisan transversal menunda inisiasi retak transversal pertama serta meningkatkan ketahanan terhadap retak matriks transversal melalui pembentukan mikroretak yang terdistribusi. Kerangka pemodelan yang dikembangkan memberikan alat numerik yang efektif untuk menganalisis mekanisme kerusakan pada komposit thin-ply.