estimasi kerusakan awal pada gfrp material karena...

1

tepamtare(htekePa(m(lkoda

stkotabadiinsePosulamerm

IS

Pengujian Berdasarkafracture mhasil eskpe(number ofestimasi ,N Keywords:

. PendahuluPenerapan

erbang telah mada decade te

mempunyai kekahan terhadap esistance), serthigh fatigue ersebut sangaterusakan yangada tempertur metallic materilocal deformatomposite akanamage).

Berbagai truktur pesawomposit dapat ake off, peraahwa benda ujidaerah dekat ntergranular-crebagainya, yolymethylmethulfide, galliumainya juga tel

material disebabrosi pada beb

maupun single r

SBN: 978-602

ESTIMASKA

tentang perilaan studi terse

mechanis (crackerimen menunj

of impacts) yanN, menjadi lebi

: Impact fatigu

uan bahan kompo

mengalami kemerakhir ini. kuatan dan kek

pengaruh bahta sangat baik resistance). t rentan (ve

g disebabkan oruang, beban

ials) dapat mention), tetapi bn menimbulka

macam bebawat terbang y

berupa, terpaaalatan yang j

i (target materpermukaan i

rack, transgryang akan hacrylate (PMM

m arsenide. Blah dilakukan bkan oleh raierapa materia

raindrop impac

2-97742-0-7

SI KERUSARENA B

Gat

KTel.

aku bahan kompebut kerusakank propagation

njukan bahwa ng cukup berarh mendekati ha

e, damage init

osit pada strukmajuan yang Bahan kompoakuan specifichan kimia (higmenahan beb

Tetapi bahary susceptibl

oleh berbagi bimpak pada b

nimbulkan defbeban impak an kerusakan

an impak yanyang terbuat an kerikil saat jatuh karena rial) mengalamimpak beruparanular-crack, mengurangi

MMA) , zinc seBeberapa penuntuk memp

ndrop, sepertial menggunakact (5-6).

M

SAKAN ABEBAN TU

tot Prayogo

DepartemeUniversit

Kampus Baru021-727003e-mail: gato

AB

mposit GFRP kan awal (dama

rate) dan strepada tingkat rti, tetapi padaasil pengujian.

iation, crack p

ktur pesawat sangat pesat osit tersebut yang tinggi, gh chemical an kelelahan

an komposit le) terhadap eban impak. bahan logam formasi lokal pada bahan lokal (local

ng diterima dari bahan landing and keteledoran

mi kerusakan a ring-crack,

dan lain transparansi

elenide, zinc nelitian yang pelajari erosi i mekanisme an water jet

Seminar

MIV-61

AWAL PADUMBUKA

o* Danardon

en Teknik Metas Indonesiu UI Depok 32, Fax. [email protected]

STRAK

arena beban tuage initiation) ess intensity faimpact energya tingkat impa

propagation.

personebutir hBerbagmengakbahan DamagVisibledalam jbahan berkecemenimberulankompo

Bmengkimpactimpact

Setelah kerusakberkecepenelitplat ko(low vempat breakagDelami

r Nasional Tah

DA GFRPAN BERUL

no A.S.*

esin a, 16424 7270033

ac.id

umbukan mekatelah dipredi

factor. Hasil esy yang lebih act energy yan

el pemeliharaahujan (raindrogai macam kibatkan kerukomposit baik

ge / VID ) maue Impact Damajangka waktu komposit dip

epatan sekitarmbulkan kerusang-ulang akansit (1).

eberapa penlarifikasi resp

t menggunakant (2-4).

ementara itu, dilakukan u

kan yang epatan rendahian tersebut momposit yang velocity impacmode, yaitu dge, dan deboination adalah

hunan Teknik MPalembang,

P MATERILANG

nik berulang teiksi berdasarkstimasi dibandtinggi didapa

ng lebih rendah

an, dan impak op impacts), d

beban impausakan yang k yang kasat mupun yang takage / BVID). panjang suatu

perhatikan, sinr 200 m/det akan, tetapi rn menimbulka

nelitian telahpon material n teknik waterPenelitian te

beberapa peuntuk menem

ditimbulkan h dari hard menunjukan ba

dikenai impact) dapat dikldelamination, monding antarayang utama (m

Mesin (SNTTM13-15 Oktobe

IAL

elah dilakukankan pendekatandingkan denganat perbedaan Nh didapat hasi

akibat terpaandan lain sebaak tersebut cukup berart

mata ( Visible k kasat mata (

Ketika pengu struktur terbungle raindropmungkin tidak

raindop impacan erosi dari

h dilakukan terhadap ra

r jet atau wateersebut menu

enelitian terkamukan mod

oleh tumimpactor (9-14

ahwa kerusakaak kecepatan lasifikasikan mmatrix-crackinga matrix danmajor) diantara

M) ke-9 er 2010

n. n n N il

n butir-againya.

dapat ti pada Impact Barely

ggunaan uat dari impact

k akan ct yang

bahan

untuk aindrop er drop unjukan

ait juga e-mode mbukan ). Dari

an pada rendah

menjadi g, fiber

n fiber. a mode-

mke

kebem

2

2

ko

2

disedibetearpe

IS

mode tersebut derusakan lainny

Makalah erusakan awal etween fibre a

mechanis.

. Pengujia

2.1 Peral

.2 Material Bahan

omposit GFRP

Table 1. MDiameter 4.0 mm

Table 2. SpMatrix

Epoxy

.3 ProsedurMaterial G

itempatkan paeperti dalam Gibebani beban erulang-ulang. erhadap materirtinya arah termukaan titik

SBN: 978-602

dan itu selalu ya. ini akan meyang berupa in

and matrix) de

n

atan Pengu

and Sampluji yang d

P sebagai ma

Mechanical aMa0.04

ecification oGlass fi

EM60

r Pengujian GFRP , yang da Test Piece Gambar 1. Seimpak oleh buSeluruh pros

ial uji mengitumbukan adak kontak ma

2-97742-0-7

terlihat bersam

embahas tentanternal damageengan pendeka

ujian

le Preparatidigunakan yaiaterial target,

and physicalss 4 g

of GFRP Speiber G

(w33

berbentuk piHolder denga

etelah terpasanutiran-butiran Nses impak buikuti sudut noalah tegak luaterial . Setel

G

M

maan dengan

ang prediksi e (debonding atan fracture

ion itu material dan butiran

l properties oDensity1.14

ecimen Glass contenwt %) 3.0

iringan plat, an alas karet ng, material Nylon secara utiran Nylon ormal impak, urus dengan lah material

Gambar 1, Skem

Seminar

MIV-62

Skeseperti uji di kecepadiode, Kecepamelewamengen

Nylon propertdisajika

of nylon beay

nt Poison ration 0.3

ditumbterjadi optik. terjadi permukkerusakdipotonPengamdilakuk

ma peralatan p

r Nasional Tah

ema peralatan dalam Gambaatas adalah

atan. Sistem peamplifier, mem

atan impaktor ati dua buahnai pengujian i

sebagai mties impaktoan pada Tabel

ad Hardness103 HRR

YoungModu10.8

buk dengan jumakan dilihat

Kerusakan yandi daerah

kaan belakangkan di bagianng melintangmatan terhadkan dengan me

engujian


uji impak yanar 1.Bagian utgas gun dan

engukur kecepamori digital, kakan tercatat

h dioda. Penjini dapat diliha

material impor dan benda 1. dan Tabel 2.

g’s lus (GPa)

mlah impak tertdengan meng

ng diamati adsekitar perm

g titik impakn dalam mate

g melalui titdap penampaenggunakan mi


ng digunakan tama dalam pe

peralatan peatan terdiri darkomputer dan t pada saat imelasan secara

at di Referensi

paktor.. Mechuji secara l

.

tentu, kerusakaggunakan mik

dalah kerusakamukaan depak. Untuk menerial, maka mtik impak teang potonganikroskop elektr

M) ke-9 er 2010

adalah eralatan engukur ri photo plotter.

mpaktor a detail 15.

hanical lengkap

an yang kroskop an yang an dan ngamati material ersebut. n tsb. ron.

immdecr

3

peS-siitukaeqtu

Pamtode

Dpa Dbe

PedeunU

ya

Dko

IS

Pengamatampak, permu

menunjukkan beepan, terdapatrack), sedang

. PendekataUntuk

engujian kelela-N, dimana teiklus (N) yang u patah. Pendeasus tumbukanquation (16) dapumbukan yang

atahan akan tmencapai nilai oughness atauengan menggu

√

Dimana E adalatah dan

Dengan menggerikut ini didap

ersamaan (4) tetil oleh Sebbntuk kasus imp

Untuk kondisi

ang bekerja, m

………

Dimana Wapp onstan. Nilai-n

Gb. 2a. R

SBN: 978-602

an di sekitar ukaan belakaneberapa tipe kt retakan yankan kerusaka

an Teoritis menentukan ahan material uegangan yang ditoleransi ole

ekatan yang samn mekanik berupat digunakan

g ditoleransi se

terjadi ketika kritis, KIC,

u fracture reunakan dua pers

2 …

lah modulus Yadalah energi e

gabungkan perspat:

………

telah diselesaikbani (17) , selpak tertentu sbbsifat material

maka didapat pe

………………

adalah impacnilai dari Wapp

Ring crack

2-97742-0-7

r permukaan ng dan poterusakan. Pada

ng berbentuk an yang berb

batas ketahaumumnya digudikerjakan (S)eh sampel sebema dapat diterulang. Dalam huntuk menent

ebelum kegaga

faktor intensitdikenal seba

esistance yangsamaan beriku

……………(3)

Young, adalefektif permuksamaan (1) dan

……………(4)

kan dan dijabalanjutnya didab.:

tetap, daripa

ersamaan:

……(5)

ct energy danpp dan D terga

M

depan titik tongan plat a permukaan cincin (ring

bentuk retak

anan dalam unakan kurva ) dan jumlah elum sampel apkan dalam

hal ini, Paris’ tukan jumlah alan sampel.

tas tegangan gai fracture g diperoleh

ut )

lah modulus kaan. n (2), rumus

arkan dengan apat rumusan

ada tegangan

n D adalah antung pada

Gambar 2b

Seminar

MIV-63

bintangbenda debondkerusakdibawa

Persam

Di manintensitdan npengujtegangaberikut

sifat fisberikut

D=n-2

Nilai cdiperkidilakukhasilny

Nilai stof radiusolid sadalah ini.

dNda

=

b. Star crack

r Nasional Tah

g (star crack) tuji. Kerusakan

ding antara fkan tersebut dah.

maan ini dapat d ……

na adalah patas tegangan, Atergantung paian. Faktor inan yang diterapt:

√ ………

sik bahan dan t ini:

1

AY2232 n-2 E n-1

crack growth irakan dari dkan oleh Yonya dapat dilihat

tress intensity us a (penny-shsubjected to u

seperti ditunj

1410.75,5= −

KI σπ2

=


terdapat pada n dalam (interfibre dan madapat terlihat d

ditulis sebagai …………(1)

anjang retak, A dan n adalada karakteristintensitas tega

apkan σ dan pa

…………(2)

dapat ditentuk

σ02

γwof

n-22

…….(6

rate untuk mdata hasil pen Jig Kim Yot di persamaan

.....

factor untuk chaped crack) emuniform tensiojukan pada pe

..................

17,2)( KΔ

aπ

Gambar 2c. In


permukaan bernal damage)

atrix. Gambar di Gambar 2a,

berikut:

KI merupakanah konstanta. Nik bahan dan

angan terkait anjang retak

kan dengan per

6)

material GFRPengujian yangon Jig Kim (1

berikut ini

..........(7)

circular internambedded in an on (lihat gambersamaan 8, d

..........(8)

nternal damag

M) ke-9 er 2010

elakang berupa mode

2b, 2c,

n faktor Nilai A kondisi dengan sebagai

samaan

P dapat g telah 18), dan i

al crack infinite bar ),

dibawah

ge

D

4

inpadi

DbaleleHadpr

IS

Dan didapat nila

. Hasil PengHasil pen

nitiation) untukada Gambar itunjukan bahw

Dari grafik terlahwa grafik hebih tinggi (0,9ebih banyak jik

Hal ini dimungkdalah karena niroses estimasi

0

0

0

0

Inci

dent

Impa

ct E

nerg

y ( J

)

SBN: 978-602

ai Y adalah :

gujian dan Pngujian berupak 3, 4, 5 lamin dibawah inwa jumlah im

ihat pada gamhasil estimasi 9 Joule) diperlka dibandingkakinkan karena ilay Y (faktor ki dengan asum

,12==

πY

y = -0.15R²

y =

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1

Gambar 4

2-97742-0-7

Pembahasaa kerusakan awnasi komposit ni. Pada gam

mpact (number

mbar 4 , pada impact elukan jumlah an dengan hasbeberapa sebakorensi bentukmsi sebuah p

1284

5ln(x) + 0.635= 0.995 y = -

-0.19ln(x) + 1R² = 0.982

10Numb

, Damage init

Gambar 3,

M

.

n wal (damage dapat dilihat

mbar tersebut of impacts)

menunjukan energy yang impact yang il pengujian.

ab antara lain k crack) pada penny-shaped

-0.14ln(x) + 0.R² = 0.990

.100

y = -

er of Impac

tiation untuk 3

Circular intern

Seminar

MIV-64

untuk mdigambnumberhitam garis so

crack etensionimpak replectDisamppengujkerusak

767

-0,45ln(x) + 2,3R² = 0,96

100cts (N)

3 laminates 4 laminates 5 laminates

3,4,5 laminates

nal crack in an

r Nasional Tah

menimbulkan barkan dalam r of impacts. adalah dari holid warna mer

embedded in ann (lihat gambarkecepatan tinged, sedang eneping itu, faktian juga akan kan terutama p

330

1000

specimenspecimenspecimen

s, dan hasil es

infinite solid


kerusakan awabentuk grafik Grafik deng

hasil pengujianrah adalah hasi

n infinite solidr ) yang men

ggi maka sebagergy yang disetor getaran msangat berpeng

pada hasil peng

stimasi


al (damage inik impact eneran garis solid

n, dan grafik il dari estimasi

d subjected to ununjukan bahwgian energy imperap akan lebihmembran padagaruh terhadapgujian.

M) ke-9 er 2010

itiation) rgy VS d warna

dengan .

uniform wa pada pak ter-h kecil. a hasil

p proses

5Dtinpeenlepediab

R

14.

5.

6

7.

8.

9.

10

11

IS

. KesimpulaDari hasil prose

ngkat energyerbedaan yangnergy yang lebebih mendekatertimbangan iantaranya faktbsorbed enegy

Referensi

. Zukas J.A., L. Peterson, T.L

in LayeredErosion: PreSTP 664, WTesting and M

. Field, J. E., High-Speed Targets, in ApplicationsAmerican So298-319.

6. Gorham, DPolymers aLiquid ImpaApplicationsAmerican Spp.320-342.

. Adler F. WilMaterials, W

. Van Der Zwain Brittle MaVol.17, No.4

. Joshi S.P. , SLaminated CJan. 1985.

0. Lin H.J. anLaminated P24-Nov. 199

1. Jang B.P.,

SBN: 978-602

an s estimasi dapa

y impak yang cukup signifibih rendah didati hasil penguntuk mem

tor Y (fator kooleh benda uji

Limitations of L., Multiple Wd Infrared Trevention and UW.F. Adler, EMaterials, 1979

Gorham, D. Liquid Jet anErosion:

s, ASTM STPociety for Testi

D.A., et.al., and Compositact, in Erosions, ASTM STPociety for Tes liam, Rain Ero

Wear, 50, 1978aag S. , Field Jaterials, Engine4, pp.367-379, Sun C.T., ImpComposite, J.

nd Lee Y.J. ImPlates and shel0. et. al., Rep

2-97742-0-7

at disimpulkanng lebih tingficance, tetapi apat hasil estim

gujian. Permperbaiki has

oreksi bentuk i.

Elementary WWater Drop Imp

ransparent MUseful Applicat

d., American 9, pp. 279-297A., and Ricke

nd Drop ImpacPrevention

P 664, W.F. ing and Materi

Damage Mectes Under Hn: Prevention P 664, W.F. sting and Mat

osion Mechani, 11-38.

J.E., Rain Eroseering Fracture1983.

pact Induced Fof Comp. Ma

mpact-Inducedlls, J. of Comp

peated Impact

M

n bahwa pada ggi didapat pada tingkat

masi menjadi rlu beberapa sil estimasi crack), serta

Wave Theory, pact Damage

Materials, in tions, ASTM

Society for 7 erby, D. G., ct on Brittle and Useful Adler, Ed.,

als, 1979, pp.

chanisms in High-velocity

and Useful Adler, Ed.,

erials, 1979,

ism in Britle

sion Damage e Mechanics,

Fracture in a ater., Vol.19-

d Fracture in p. Mat., Vol.

t failure of

Seminar

MIV-65

in eWil

2. Roseof DroAppAm227

3. HacResVeloPrevW. Mat

CoThSe

12. PettesVo

13. HoImEx

14. RaReVo

15 GRFSyC

16 DM

17 MfaT

18 YcrseT13

r Nasional Tah

ed. Zukas J.Aley & Sons, 19enblatt, M., Ito Brittle Targ

op Impact, in plications, AS

merican Society7-254. ckworth, J. V.sponse of Infraocity Impact vention and UsF. Adler, Ed., terials, 1979, p

ontinuous Fibehermoset Compep. 1991. ter O. Sjoblomsting of Compool. 22-January ong S., Liu. D

mpact Energxperimental Meakumar R.L., esponse of Lol.21, No.10, O

Gatot Prayogo, epeated Rain-

Fibre Reinforceymposium on

China, 1996. David Broek, Mechanics, MarM. J. E. Sebbanatigue of ransactions 20

Yon Jig Kim anrack propagatioea water , Joechnology, 20380-1385


A., et. al., Imp82, USA.

o, Y.M., and Egget Fracture fro

Erosion: PSTM STP 66y for Testing an

, Kocher, L. Hared Transmittin

by Water seful ApplicatiAmerican So

pp. 255-278.

er Reinforcedposites, J. of C

m, et. al., On osite Materials1988. D., On the R

gy and Dechanics, June Chen P.C., L

Laminated PlaOct. 1983.

Hiroomi Hom-drop Impact ed Plastics, 2nn Impact En

Elementary Ertinus Nijhoff P

ni and C. Allairrefractories,

01 Vol. 100 Nnd Jae Kyoo Limon mechanism urnal of Mec

001, Volume 1


pact Dynamics

ggum, G.E., Aom a Subsonicrevention and 4, W.F. Adle

nd Materials, 1

H., and Snellng Materials toDrops, in E

ions, ASTM STciety for Testi

d ThermoplastComp. Mater., V

Low-Velocity s, J. of Comp.

Relationship BDelamination

1989, pp. 115-Low-Velocity ates, AIAA J

mma, Yasuhiro Damage in

nd ISIE (Internngineering), B

Engineering FPublishers, 198re, Mechanical

British CNo. 5

m, A study on of GFRP in sy

chanical Scien5, Number 10

M) ke-9 er 2010

s, John

Analysis c Water Useful

er, Ed., 979, pp.

, I. C., o High-

Erosion: TP 664, ing and

tic and Vol. 25-

Impact Mater.,

Between Area,

-120. Impact

Journal,

Kanto, Glass-

national Beijing,

Fracture 82 impact

Ceramic

fatigue ynthetic nce and , Pages

IS

SBN: 978-6022-97742-0-7 M

Seminar

MIV-66

r Nasional Tahhunan Teknik MPalembang,


M) ke-9 er 2010

estimasi kerusakan awal pada gfrp material karena...

Documents