Download - LAPORAN KOMPOSIT
-
7/22/2019 LAPORAN KOMPOSIT
1/16
LAPORAN KOMPOSIT
Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah komposit
Oleh
Agita Siti Johana (121221033)
Kelas Aero 2B
PROGRAM STUDI D3 AERONAUTIKA
JURUSAN TEKNIK MESIN
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG
2013
-
7/22/2019 LAPORAN KOMPOSIT
2/16
DAFTAR ISI
-
7/22/2019 LAPORAN KOMPOSIT
3/16
I. PENDAHULUAN
1.1 TujuanUntuk mengetahui pada sudut berapakah (antara 0
0-90
0), komposit mengalami
regangan pada arah x dan y serta regangan geser yang relatif kecil dan mengetahui
x, y dan saat diputar dengan sudut 300.
1.2 Dasar TeoriMaterial Komposit didefinisikan sebagai kombinasi dari material-material yang
berbeda. Dengan tujuan tidak hanya mengkombinasikan property nya ( additive effect ),
namun juga untuk menciptakan property yang baru ( synergetic effect ).
Tingkat bahan bakar yang digunakan oleh pesawat dan total emisi yang dihasilkan
adalah tergantung dari tingginya berat total pesawat itu sendiri. Maka dari itu dari masa ke
masa para peneliti berusaha untuk menemukan bahan yang lebih ringan. Dan ditemukan lah
material komposit yang dianggap lebih tahan korosi dibandingkan dengan aluminium dan lebih
ringan pula.
Pesawat pertama yang terbang dengan menggunakan material komposit adalah
pesawat F-14 buatan Grumman, dengan menggunakan material komposit ( fiber-boron) pada
kotak stabilisator horizontal . Pada perkembangan selanjutnya, material komposit mulai
diterapkan pada bagian bagian pesawat lainnya. Pengurangan berat dengan menggunakan
material komposit bisa mencapai 15%20%.
Keuntungan Komposit Dibandingkan Metal
Ringan Tahan terhadap korosi Ketahanan tinggi terhadap cacat fatigue Mengurangi proses permesinan Bentuk tapered dan kontur compound mudah direalisasi Fiber dapat diarahkan untuk memenuhi arah pembebanan Mengurangi jumlah part assemblies dan fastener Menyerap gelombang micro radar (stealth capability)
-
7/22/2019 LAPORAN KOMPOSIT
4/16
Muai panas mendekati nol sehingga mengurangi permasalahan thermal padapenggunaan outerspace.
Kerugian Komposit Vs Metal
Harga material yang mahal Lack of established design allowables Permasalahan korosi dapat ditimbulkan oleh adanya pasangan yang tidak benar
dengan metal, khusunya ketika carbon atau graphite (penting untuk disealing)
Penurunan properti struktural oleh pengaruh temperatur yang ekstreme dan kondisikelembaban
Lemah dalam penyerapan energi dan cacat impact Memerlukan perlindungan terhadap petir Metode inspeksi yang mahal dan rumit Reliable detection of substandard bonds is difficult Deteksi dapat mengetahui keberadaan cacat namun sulit menentukan dengan tepatKomposit didefinisikan sebagai gabungan serat-serat dan resin. Penggabungannya
sangat beragam, fiber atau serat ada yang diatur memanjang (unidirectional
composites), ada yang dipotong-potong kemudian dicampur secara acak (randomfibers), ada yang dianyam silang lalu dicelupkan dalam resin (cross-ply laminae), dan
lainnya.
Menurut bentuk material penyusunnya, komposit dapat dibedakan menjadi lima jenis,
(M.M Schwartz, 1984) yaitu :
1. Komposi serat (Fibrous composite)2. Komposi laminat (Laminate composite)3. Komposi sketal (Filled)4. Komposi serpih (Flake)5. Komposi partikel (Particulate composite)
http://de-kill.blogspot.com/2008/03/sekilas-tentang-komposit.htmlhttp://de-kill.blogspot.com/2008/03/sekilas-tentang-komposit.htmlhttp://de-kill.blogspot.com/2008/03/sekilas-tentang-komposit.html -
7/22/2019 LAPORAN KOMPOSIT
5/16
Lembaran komposit disebut sebagai lamina, Serat yang dipakai seperti di industri
pesawat terbang biasanya terbuat dari karbon dan gelas, sedangkan resinnya adalah
epoxy, sejenis polimer. Tebal lamina untuk komposit serat karbon adalah 0.125 mm.
Komposit karbon/epoxy ini dibuat dari pre-impregnation ply atau pre-preg.
Komposit memiliki sifat mekanik yang lebih bagus dari logam, kekakuan jenis
(modulus Young/density) dan kekuatan jenisnya lebih tinggi dari logam. Beberapa
lamina komposit dapat ditumpuk dengan arah orientasi serat yang berbeda, gabungan
lamina ini disebut sebagai laminat.
Komposit dibentuk dari dua jenis material yang berbeda, yaitu:
1. Penguat (reinforcement), yang mempunyai sifat kurang ductile tetapi lebih rigid sertalebih kuat, dalam penelitian kali ini penguat komposit yang digunakan yaitu dari
serat glass.
2. Matriks, umumnya lebih ductile tetapi mempunyai kekuatan dan rigiditas yang lebihrendah.
Secara garis besar ada 3 macam jenis komposit berdasarkan penguat yang
digunakannya, yaitu :
1. Fibrous Composites ( Komposit Serat ) Merupakan jenis komposit yang hanya terdiridari satu lamina atau satu lapisan yang menggunakan penguat berupa serat / fiber.
Fiber yang digunakan bisa berupa glass fibers, carbon fibers, aramid fibers (poly
aramide), dan sebagainya. Fiber ini bisa disusun secara acak maupun dengan
orientasi tertentu bahkan bisa juga dalam bentuk yang lebih kompleks seperti
anyaman.
2. Laminated Composites ( Komposit Laminat ) Merupakan jenis komposit yang terdiridari dua lapis atau lebih yang digabung menjadi satu dan setiap lapisnya memiliki
karakteristik sifat sendiri.
http://de-kill.blogspot.com/http://de-kill.blogspot.com/ -
7/22/2019 LAPORAN KOMPOSIT
6/16
3. Particulalate Composites ( Komposit Partikel ) Merupakan komposit yangmenggunakan partikel/serbuk sebagai penguatnya dan terdistribusi secara merata
dalam matriksnya.
Material komposit bisa di beri gaya (kompresi maupun Tension) dengan cara
isostrain ( searah serat) dan Isostress ( tegak lurus dengan serat).
Isostrain
Beban yang dikenakan pada komposit (Pc) terbagi menjadi 2 fase, yaitu menjadi Pc= Pf +
Pm, dan baik itu regangan fiber ataupun regangan matrix nya sama dengan regangan
komposit, c = f = m (ini adalah kondisi isostrain). sebagaimana kita ketahui
sebelumnya bahwastress = load/area, maka:
Atau ( ) Rumus ini dinamakan sebagai Voigt estimate, tapi lebih familiar dengan sebutan the rule
of mixtures
Isostress
Model isostress menyatakan bahwa, c= f= m. total perpanjangan dari model adalah
jumlah dari perpanjangan 2 komponen (fiber dan matrix) :
-
7/22/2019 LAPORAN KOMPOSIT
7/16
Rumus ini dinamakan Reuss estimate, kadang-kadang disebut dengan the inverse rule of
mixturesdimana :
Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe serat pada komposit, yaitu :
-
7/22/2019 LAPORAN KOMPOSIT
8/16
II. PERMASALAHANAdapun permasalahannya adalah sebagai berikut ;
Komposit dengan jenis woven ;
Dan diketahui modulus elastisitas komposit adalah sebesar 70 GPa, bilangan poison 0,25
dan Modulus Geser (G) sebesar 5 GPa. Diputar dari 00
sampai 900
Berapakah regangan nya ?
III. ANALISISUntuk memudahkan perhitungan dilakukan dengan menggunakan software matlab.
Berdasarkan permasalahan diatas, dapat disimpulkan bahwa ada beberapa hal yang
diketahui yaitu ;
G = 5 GPa
Bil Poison = 0,25
50 MPa
50 MPa
100 MPa
-
7/22/2019 LAPORAN KOMPOSIT
9/16
E = 70 GPa
x = -50 GPa
y = 100 MPa
= 50 MPa= 30
0
Langkah pertama adalah mencari tegangan dan tegangan geser pada arah 1 dan 2.
Sebagaimana kita lihat keterangan dibawah ini ;
Untuk mengetahui tegangan pada arah 1 dan 2, maka kita harus menggunakan rumus :
Namun dikarenakan komposit diputar dengan sudut tertentu, Maka tegangan harus
dikali dengan transformasinya.
Maka;
{
}
30 0
x
12y
-
7/22/2019 LAPORAN KOMPOSIT
10/16
setelah diketahui tegangan arah 1 dan 2, maka akan diketahui regangan arah 1 dan 2,
dengan menggunakan rumus dasar yaitu ;
Sehingga;
{
}
Dimana :
Setelah diketahui regangan arah 1,2 maka tinggal mencari regangan arah x,y. yaitu
dengan cara mengkalikan invers T dengan tegangan arah 1 dan 2.
Menggunakan rumus :
{ }
IV. PERHITUNGAN DAN PENGOLAHAN DATA
-
7/22/2019 LAPORAN KOMPOSIT
11/16
Masukan data-data yang diketahui dari soal
Mulai perhitungan
Langkah- langkah :
1. E1= E2, karena kompositnya jenis woven sehingga baik ditarik secara isostrainmaupun isostress tetap fiber yang tertarik
2. Sudut, harus berupa radian. Maka dirubah menggunakan rumus :thr=(th/180)*pi;
3. Kekakuan / Stiffness (S), adalah maka;
S = Menjadi
-
7/22/2019 LAPORAN KOMPOSIT
12/16
Lihat gambar
Untuk mendapatkan grafik regangan global
-
7/22/2019 LAPORAN KOMPOSIT
13/16
Regangan komposit
-
7/22/2019 LAPORAN KOMPOSIT
14/16
Grafik Regangan Global
-
7/22/2019 LAPORAN KOMPOSIT
15/16
Grafik Regangan Komposit
V. KESIMPULAN
Prediction of Strain (Efficiency Factor)
-
7/22/2019 LAPORAN KOMPOSIT
16/16
Komposit yang bagus adalah yang memiliki regangan yang kecil dari berbagai
arah, berdasarkan grafik regangan diatas telah didapatkan bahwa regangan terkecil
pada arah x, y dan regangan gesernya adalah pada sudut 72,90
VI. DAFTAR PUSTAKABintoro, Carolus.2010. Teknologi Material Komposit.Politeknik Negeri Bandung :
Bandung
http://de-kill.blogspot.com/2008/03/sekilas-tentang-komposit.html