Teknologi Komposit
Mikromekanika komposit
Pendekatan Makromekanik (pertemuan sebelumnya) memiliki fungsi 1. Prediksi pembebanan komposit sesuai arah serat
2. Prediksi pembebanan komposit secara off axis
Pendekatan Makromekanik belum menjelaskan sifat mekanis komposit berdasarkan penyusunnya, seperti :
3. Jumlah konten penyusun 4. Sifat mekanis penyusun 5. Bentuk penyusun
6. Ikatan antar komponen penyusun
Jumlah konten penyusun sangat mempengaruhi kekuatan komposit, dimana perhitungan konten penyusun bisa kita bagi menjadi 2 :
1. Perhitungan fraksi volume 2. Perhitungan fraksi berat
Fraksi Volume adalah perbandingan volume material konstituen dengan komposit
Dimana Vi adalah volume material konstituen Vc adalah volume total komposit
Penjumlahan fraksi volume semua konstituen komposit akan memiliki nilai 1 (satu)
Dimana adalah fraksi volume serat, adalah fraksi volume matrik dan adalah fraksi volume void (contohnya gelembung udara)
atau
Contoh :
Jika ada komposit berukuran 0,3 x 0,2 x 0,8 m; maka berapa volume matrik jika composite itu memiliki kandungan 30% volume serat?
(diasumsikan fraksi volume void adalah 0) Jawab
V
c= 0,3 x 0,2 x 0,8 = 0,048 m
3jika kandungan serat ada 30% volume serat maka Fraksi volume (v
f) = 0,3
v
f+ v
m= 1
0,3 + v
m= 1 maka v
m= 1 – 0,3 = 0,7
Maka volume matrik = V
m= V
cx v
m= 0,048 x 0,7 = 0,0336 m
3Sedangkan Fraksi Berat adalah perbandingan berat konstituen dengan berat total komposit
Dimana Wi adalah berat material konstituen Wc adalah berat total komposit
Penjumlahan fraksi berat semua konstituen komposit akan juga memiliki nilai 1 (satu)
Dimana adalah fraksi berat serat adalah fraksi berat matrik
Disini fraksi berat void tidak di perhitungkan karena void tidak memiliki berat
Atau
Contoh :
Jika ada komposit dengan berat 1 kg; maka berapa berat matrik jika composite itu memiliki kandungan 40%berat serat?
Jawab
W
c= 1 Kg
jika kandungan serat ada 40% berat serat maka Fraksi berat serat (v
f) = 0,4
w
f+ w
m= 1
0,4 + w
m= 1 maka w
m= 1 – 0,4 = 0,6
Maka berat matrik = W
m= W
cx w
f= 1 x 0,6 = 600 gram
Karena adanya hubungan antara fraksi berat dengan fraksi volume dan densitas seperti di bawah
Serat
Matrik
Jika Maka Atau
Rumus ini disebut Rule of Mixture untuk densitas komposit Jika rumus ini di turunkan untuk fraksi berat maka :
Atau
Contoh :
Komposit serat karbon (CF) dengan matrik Unsaturated Polyester
memiliki fraksi volume serat 25%. Dimana density CF = 1,8 gr/cm
3dan density UP = 1,1 gr/cm
3. maka berapa densitas komposit yang bias
dibuat?
Jawab
v
f= 25% = 0,25 maka v
m= 1 – v
f= 1- 0,25 = 0,75 maka
c=
f. v
f+
m. v
m= 1,8 . 0,25 + 1,1 . 0,75
= 0,45 + 0,825
= 1,275 gr/cm
3Untuk mencari fraksi volume maksimum, maka perlu di buat 2 model susunan fiber seperti di bawah
Jika Maka Jika Maka
