Perpustakaan Digital ITB

Perilaku retak pada komponen struktur merupakan salah satu aspek penting dalam penerapan teknik karena dapat menyebabkan kegagalan struktur secara tiba-tiba. Mekanika fraktur klasik menyediakan parameter yang telah banyak digunakan, salah satunya adalah J-integral, untuk mendeskripsikan gaya pendorong retak dengan asumsi retak tajam (sharp crack). Namun, penerapan parameter tersebut perlu dievaluasi kembali ketika retak dimodelkan menggunakan metode medan fasa (phase-field), karena retak tidak direpresentasikan sebagai diskontinuitas tajam, melainkan sebagai zona retak yang terdifusi yang dikontrol oleh parameter panjang skala medan fasa. Penelitian ini mengimplementasikan dan memvalidasi J-integral yang diperoleh dari simulasi phase-field melalui prosedur postprocessing untuk perambatan retak Mode I menggunakan formulasi phase-field AT2. Tiga konfigurasi retak dievaluasi dalam penelitian ini, yaitu center crack, double edge notch, dan single edge notch. Simulasi medan fasa dilakukan di Abaqus menggunakan kerangka user-element, sedangkan J-integral dihitung melalui prosedur post-processing berbasis Python yang diterapkan pada berkas output database Abaqus. Analisis dipilih berdasarkan nilai variabel medan fasa pada ujung retak yang dievaluasi, yaitu ?? = 0.6, ?? = 0.8, dan ?? = 1.0. Karena tegangan nominal berubah terhadap panjang skala medan fasa (???? ) dan nilai variabel medan fasa (??), perbandingan langsung dengan satu nilai J-integral analitik tidak digunakan. Sebagai gantinya, J-integral yang dihitung dari simulasi medan fasa digunakan untuk memperoleh geometry correction factor (??) ekuivalen, yang kemudian dibandingkan dengan nilai referensi analitik Mode I. Hasil penelitian menunjukkan bahwa geometry correction factor (??) yang diperoleh dari simulasi phase-field mendekati nilai analitik ketika panjang skala medan fasa mengecil. Pada ?? = 1.0, galat menurun dari 12,8% menjadi 3,8% untuk center crack, dari 9,9% menjadi 4,1% untuk double edge notch, dan dari 3,02% menjadi 0,59% untuk single edge notch. Kecenderungan dalam penurunan galat yang sama juga terlihat pada ?? = 0.6 dan ?? = 0.8. Perubahan nilai variabel medan fasa (??) memengaruhi nilai hasil perhitungan, tetapi tidak mengubah kecenderungan utama konvergensi. Temuan ini menunjukkan bahwa J-integral yang dihitung dari metode phase-field mampu memperoleh geometry correction factor analitik Mode I pada konfigurasi retak yang dikaji.