• Tidak ada hasil yang ditemukan

PERILAKU MEKANIK PADA KOMPOSIT

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2018

Membagikan "PERILAKU MEKANIK PADA KOMPOSIT"

Copied!
14
0
0

Teks penuh

(1)

!

! " #

$% & '

$% & '

& %

( % % %

( )

( " ! %

( * %

V E V E

Ec= f f+ m m

V Vf m m f

c=σ +σ

σ

Ec

σc

!

"

#

(2)

%

+,

% %

V Vf m m f

c=σ′ +σ′

σ

V d d V d d E

Modulus c f m

m m f

f

     

ε σ +      

ε σ =

ε ε

V Vf m m fu

cu=σ +σ′

σ σfu

σ′m

Effect of Fiber Volume Fraction on Tensile Strength (Kelly and Davies, 1965)

Assumption : Ductile matrix ( ) work hardens. All fibers are identical and uniform. → same UTS

Jika serat retak, sebuah matriks menjadi mengeras mengimbangi kehilangan beban/daya dukung.

Agar memiliki penguatan komposit dari serat,

UTS of composite UTS of matrix after fiber fracture

fraksi volum fiber minimum:

As ↓, ↑.

As ↑, ↑.

degree of work hardening

f,matrix

fiber ,

f

<

ε

ε

σ′ − σ + σ

σ′ − σ = ≥

m mu fu

m mu min

V Vf

fu

σ Vmin

(

σmu−σ′m

)

Vmin

)

V

1

(

)

V

1

(

V

f m f mu f

fu

cu

=

σ

+

σ′

σ

(3)

σ ≥ − σ′ + σ =

σcu fuVf m(1 Vf) mu

σfu Vcrit

In order to be the strength of composite higher than that of monolithic matrix,

UTS of pure matrix Critical Fiber Volume Fraction

As ↓, ↑.

As ↑, ↑.

degree of work hardening

Note that Vcrit>Vminalways! (∵ )

σ′ − σ

σ′ − σ = ≥

m fu

m mu crit

V Vf

(

σmu−σ′m

)

0

mu>

σ

(4)

-(. / , ! / % !

2 Types of Compressive Deformation

1) In/phase Buckling : melibatkan deformasi geser pada matrix

→ terutama pada fraksi volum fiber yang besar.

2) Out/of/phase Buckling : melibatkan kompresi transversal dan tegangan pada matrix dan fiber

→ terutama pada fraksi volum fiber rendah. Faktor/faktor yang mempengaruhi kekuatan kompresi:

Interfacial Bond Strength : poor bonding → easy buckling ) matrix, isostropic for

(5)

-(1

(%

$

'

/ %

2

3

/ ! ! %

$

'

! %

!

%

!

! ! %

$

'

4 ! ! %

!

%

4 ! ! %

%

%

matrix , f fiber , f

ε

ε

2'

(

%

! &

%

( %

%

%

( !

!

%

%

%

.'

(

%

&

%

(

%

(

%

V V

Vf mu m m m

fu >σ −σ′

σ

σ′m

V

V

V

f mu m m m fu

<

σ

σ′

(6)

. 5 * 5 %

* !

5 ) %

$ '

→5 *

→3

→3

2 l end fiber to plane crack from distance

If < c

2 l end fiber to plane crack from distance

If > c

l

Fracture of Continuous Fiber Reinforced Composite

Patahan fiber pada bidang retak atau posisi lain yang tergantung pada posisi cacat. ↓

Pullout of fibers

For max. fiber strengthening → fiber fracture is desired. For max. fiber toughening → fiber pullout is desired.

Analysis of Fiber Pullout

Assumption : Single fiber in matrix : fiber radius

l : fiber length in matrix : tensile stress on fiber : interfacial shear strength

f

r

f

σ

i

τ

f

σ

i

(7)

Force Equilibrium

( lc: critical length of fiber )

1) Condition for fiber fracture,

2) Condition for fiber pullout, l

Load

Displacement WP

(8)

Energy Required for Fracture & Debonding

elastic strain E. volume

Energy Required for Pullout

Let k : distance (lekat) of a broken fiber from crack plane : pullout distance at a certain moment

: interfacial shear strength

Force to resist the pullout =

fiber contact area

Total energy(work) to pullout a fiber for distance k

Average energy to pullout per fiber(considering all fibers with different k, ) distance a

pullout to ave ,

length debond

Fracture of Discontinuous Fiber Reinforced Composite

→ pullout

Average energy to pullout per fiber with length, l

probability for pullout energy required for pullout Energy for Fiber Pullout vs Fiber Length(l)

plane, crack from , 2 l distance, a

within located is fiber a length, with fiber a of pullout for y

Probabilit c

24 ave , length increasing

with increases

distance pullout fiber length increasing

with increases tendency

fracture fiber , l l If > c

constant l length increasing with

decreases,

Wp p  c= maximum, becomes

(9)

6 " 77 "

6 & %

% %

, % ) %

2' * % % ( % % %

.'

1' ! $ 5 % ' ( % % %

! 3 !

diameter fiber

: d V V d fracture of Energy

f m

2

      ∝

τ ∝

i

d fracture of

Energy

p p d

fracture W W W

W = + ≈

σ

σ

σyy

σ

xx

8 → %

→ !

5 % 9 % %

→ !

(10)

-(: 6

) % →

; $ % ' ( %

5 $ % ' ( & %

;

→ < = > ?

" 5

*

% 9

( )

σ = αβσβ−

(

ασβ

)

L exp L

f 1

( )

σ

f

β α ,

σ σ+dσ

-(@ %

A %

→ !

) 9 % %

* ( % ( % ! B%

! %

→ ! $ ; '

→)

6 & % % % %

(11)

( ( % ,

5 % 6 % &

! % % (

$∵ '

5 % $ ! ' % (

$∵ '

( & + * & 3 B* B*

% &

(12)

* " ! ) %

( ! 6 %

% % & %

6 %

( %

% 6

%

* & ! ,

& & & % =

% % % B%

9 % %

! 5 5 % &

' * !

(13)

) C

) )

> %

>D % %

! 6

→ n

0 2

0 2 max

0 E (1 E/E )

A dN dE E

1

   

 

− σ =

max

σ

time max

σ

m

σ

min

σ σ

plot ) E / E 1 ( E log vs dN dE E

1 log

0 2

0 2 max 0

   

 

− σ 

  

  −

E % % %

&

(14)

-(F ,

%

%

,

,

%

0

% %

! %

!

% %

!

!

%

$

α

'

%

%

*

! !

%

% ! %

!

%

0 !

%

&

%

! %

T

'

α

'

σ

/ !

!

%

! %

!

!

%

!

%

/

%

%

!

!

%

!

%

!

%

!

/ &

% %

!

B%

!

!

!

!

%

!

!

% ! %

% %

!

!

% %

%

!

% % ! !

!

B%

!

% %

!

!

%

Referensi

Dokumen terkait

Dari Tabel 1 dapat diketahui bahwa komposit polimer yang diperkuat serat sekam padi dan pelepah pisang memiliki kekuatan tarik statik lebih besar dan modulus

Hal ini dapat dilihat pada GAMBAR 3 bahwa pada rasio penarikan yang sama dalam proses pembuatan komposit mikrofibril PET/HDPE pada berbagai variasi temperatur

Dari hasil penelitian, diketahui bahwa BIIR menghasilkan komposit dengan viskositas mooney tertinggi (ML 1+4 sebesar 17,35 MU) dan sifat mekanik yang baik dengan kuat tarik

Sampai saat ini tanah yang berjenis lempung mempunyai sifat yang sangat spesifik, antara lain mempunyi sifat muai susut yang sangat besar dalam keadaan aslinya,

Deskripsi data yang disajikan dalam penelitian ini yaitu nilai rata-rata maksimum tegangan, nilai rata-rata maksimum regangan dan nilai rata-rata maksimum modulus

Penelitian ini bertujuan mendapatkan suatu material komposit serbuk kayu serat pendek dengan orientasi acak (randomly) yang lebih unggul dari segi sifat

Hasil pengujian tarik komposit glass fiber dengan resin polyester menunjukan nilai rata-rata kekuatan tarik maksimum tertinggi dari pengujian tarik yakni sebesar 135,57 MPa.. Sedangkan

Gambar 6 Pengamatan Scanning Electron Microscopy pada Spesimen K5 Pengamatan Scanning Electron Microscopy SEM pada spesimen komposit yang memiliki holding time 5 jam dengan