COMPOSITE MATERIALS
3 sks Selasa 13.00 - 15.30
Amaliya Rasyida [email protected] /[email protected] 081331659791
Office: MT219 / Innovative Materials Lab.
DEPARTEMEN TEKNIK MATERIAL DAN METALLURGI_ BIOMATERIAL
W Date Activity Lecturer
9 25 Pembahasan ETS Amaliya R.
10 1 Micromechanic of composite materials (Tugas 2) Amaliya R.
11 8 Failure of composite materials (Group discussion) Amaliya R.
12 15 Manufacturing of composite materials (Group discussion)
Amaliya R.
13 22 QUIZ Amaliya R.
14 29 Pembahasan Quiz + Review all chapter (Group discussion)
Amaliya R.
FINAL EXAM
FAILURE IN COMPOSITE
In composite materials, microscopic internal damage (which can not be observed by the eye) can occur before actual damage is seen.
Bahan komposit dikatakan gagal, bila bahan tersebut telah rusak total ketika mendapat beban tertentu, atau kurva tegangan-regangan yang ditunjukkan tidak lagi linier. Dan ini
berlaku baik untuk lapisan tunggal maupun lamina.
(a&b) Failure modes in composite (c) Kink band (d) Matrix crack (e) Fiber fracture
• Patah pada serat (fiber breaking)
• Retak mikro pada matriks (matrix microcrack)
• Terkelupasnya serat dari matriks (kerusakan pada interface) (debonding)
• Terpisahnya lamina satu sama lain (kerusakan interlayer) (delamination)
• Serat tertarik keluar (fiber pullout)
• Penekukan serat (micro buckling)
Mekanisme Kegagalan Pada Material Komposit
1. Patah Pada Serat (Intralaminar)
WHY?
• Serat tidak mampu menerima beban.
• Regangan penguat/serat lebih rendah dari pada regangan matriks, sehingga saat menerima beban, pertambahan panjang matriks tidak diikuti oleh pertambahan panjang penguat/serat
Alur perpatahan dimulai dari penguat/serat dan merambat ke matriks.
2. Patah Pada Matriks (Translaminar)
Perpatahan ini sangat mudah terjadi pada matriks yang memiliki regangan rendah.
Pemberian beban yang melebihi kekuatan tarik maksimum matriks mengakibatkan terjadinya retak yang kemudian menjalar
3. Delamination
Kegagalan yang terjadi akibat terlepasnya ikatan antara satu lamina dengan lamina lainnya pada sebuah laminat.
Multiple Delaminations in Carbon Composite
Slip line in lay up Fiber bridging
4. Debonding
Terlepasnya ikatan antara lapisan penguat dan matriks (interface)
WHY?
• Gaya adhesi antara penguat dan matriks yang lemah.
• Kemampuan matriks untuk mengisi ruang antara serat
5. Fiber Pullout
Also due to debonding
kegagalan berupa keluarnya fiber dari lubangnya pada matriks pada saat terjadinya regangan saat fiber mengalami patah
6. Micro Buckling
Jenis kegagalan material komposit yang disebabkan adanya pembebanan tekan (compressive). Pembebanan tekan ini mengakibatkan bentuk serat berubah menjadi lebih menekuk (buckling) dan akhirnya patah.
Kink Band Failure terjadi akibat adanya pembebanan tekan yang mengakibatkan serat mengalami buckling, kemudian perlahan-lahan akan menghasilkan serat pendek yang memiliki arah orientasi berbeda
• Patah pada matriks atau interface akibat adanya regangan tarik pada arah transversal
• Terjadi microbuckling pada serat
• Terjadi patah geser pada serat
Longitudinal compression load – Lamina unidirection
Longitudinal tension load – Lamina unidirection
Patahan yang terjadi akan memiliki tiga kemungkinan mode kegagalan berdasarkan kekuatan interface matriks fiber dan fraksi volume dari fiber, yaitu :
• Fiber mengalami patah getas
• Fiber mengalami patah getas dan mengalami pullout
• Fiber mengalami patah getas, pullout, juga mengalami debonding
