Laporan Praktikum. Laboratorium Teknik Material III. Modul B Teori Laminat Klasik. oleh :

Transkripsi

1 Laporan Praktikum Laboratorium Teknik Material III Modul B Teori Laminat Klasik oleh : Kelompok : 5 Anggota (NIM) : Afina Hasna G. T. ( ) Karel Adipria ( ) Reyza Prasetyo ( ) Iskandar Zulkarnain ( ) Alfiz Muhammad Q. ( ) Tanggal Praktikum : 18 Maret 2015 Tanggal Penyerahan Laporan : 23 Maret 2015 Nama Asisten (NIM) : Evan Kurnia ( ) Laboratorium Teknik Metalurgi dan Teknik Material Program Studi Teknik Material Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara Institut Teknologi Bandung 2015

2 BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Penggunaan material komposit di dunia sudah semakin berkembang seiring dengan meningkatnya kebutuhan material teknik yang mampu menunjang kemajuan teknologi. Komposit yang memiliki kekakuan dan kekuatan spesifik yang tinggi mampu memenuhi kebutuhan manusia akan produk yang ramah lingkungan untuk menyelasaikan masalah energi dan sember daya alam yang makin menipis. Penggunaan material komposit sekarang digunakan dalam dunia industri, otomotif, dan lain-lain. Dalam dunia industry contohnya, pipa yang digunakan untuk mengalirkan minyak atau gas mulai beralih ke penggunaan material komposit. Hal tersebut dilakukan karena komposit memiliki resistensi terhadap korosi yang tinggi, sehingga pipa yang digunakan memiliki umur penggunaan yang panjang. Dan didalam dunia otomotif, komposit yang relatif lebih ringan dibandingkan logam mampu menurunkan energi yang digunakan oleh kendaraan untuk bergerak. Sehingga kendaraan menjadi ramah lingkungan dan hemat bahan bakar sehingga lingkungan dan suplai sumber daya alam terjaga. Namun untuk mengaplikasikan material komposit dibutuhkan pemodelan yang mampu menunjukan perilaku material komposit ketika mendapatkan beban atau menunjukan safety factor dari komposit tersebut. Salah satu perangkat lunak yang dapat digunakan sebagai pemodelan untuk menunjukan perilaku komposit adalah GENLAM. I.2. Tujuan Praktikum Menentukan faktor-faktor yang mempengaruhi konstanta teknik suatu lamina.

3 BAB II TEORI DASAR Secara umum, pembebanan pada komposit laminat terdiri dari dua jenis pembebanan, yakni pembebanan mekanik yang terdiri dari dari longitudinal tensile load, longitudinal compressive load, transverse tensile load, transverse compressive load, shear load, dan pembebanan higrotermal yang diakibatkan pengaruh kelembaban udara dan perbedaaan temperatur lingkungan yang dapat mempengaruhi performa komposit. Pembebanan mekanik pada dasarnya akan menghasilkan tegangan normal dan tegangan geser pada komposit tersebut. Pada komposit, tegangan normal yang terjadi dapat disebabkan oleh pembebanan tarik atau tekan maupun oleh beban bending. Tegangan normal yang disebabkan beban tarik atau tekan menghasilkan distribusi tegangan seperti berikut : Gambar 1. Distribusi tegangan normal akibat beban tarik. Sumber : pada gambar diatas, tegangan terdistribusi secara merata dan besar tegangannya homogen.

4 Sedangkan tegangan normal yang disebabkan oleh beban bending menghasilkan distribusi tegangan seperti berikut : Gambar 2. Distribusi tegangan akibat beban bending. Sumber : Mechanics of Materials 8th edition, 2011 pada gambar diatas, perubahan secara linear regangan normal mengakibatkan variasi linear tegangan normal, dimana tegangan bernilai nol di sumbu netral dan bernilai maksimum di titik terjauh dari sumbu netral. Pada gambar diatas, tegangan yang bekerja diatas sumbu netral bersifat tekan dan bersifat tarik dibawah sumbu netral bila arah bending berlawanan arah jarum jam. Tegangan geser yang terjadi pada laminat komposit terdistribusi seperti gambar berikut : Gambar 3. Distribusi tegangan geser pada material Sumber : Tegangan geser yang dialami oleh laminat komposit umumnya dapat menyebabkan matrix shear failure ataupun debonding antara matriks dan serat.

5 Pembebanan higrotermal juga berpengaruh terhadap komposit seperti mempengaruhi sifat-sifat elastis seperti elastisitas. Higrotermal lebih sensitif diterima oleh matriks sehingga komposit yang didominasi matriks lebih sensitif terhadap pembebanan higrotermal. Pada laminat, tegangan normal yang dialami tidak terdistribusi secara linear. Hal ini didasarkan pada asumsi bahwa pembebanan pada laminat menyebabkan regangan bersifat linear. Namun, karena modulus elastisitas antar tiap laminat dapat berbeda, maka tegangan yang dialami tiap lamina berbeda. Gambar 4. Contoh distribusi tegangan pada laminat Sumber : Slide Mata Kuliah Material Komposit Perbedaan modulus elastisitas antar lamina disebabkan antara lain oleh perbedaan material penyusun tiap lamina ataupun disebabkan perbedaan orientasi tiap lamina meskipun material penyusunnya sama. Fibre type E longitudinal (GPa) E transversal (GPa) Kevlar 49 (Aramid) Carbon (LM) Carbon (HM) E glass Tabel 1. Data kekakuan beberapa macam serat Sumber : Slide Mata Kuliah Material Komposit

6 Sebagai contoh lamina yang tersusun atas serat aramid memiliki modulus elastisitas yang lebih besar dari serat gelas sehingga distribusi tegangan antara lamina serat aramid akan berbeda dengan lamina serat gelas (122 GPA berbanding 70 Gpa). Pada lamina dengan material penyusun yang sama, perbedaan orientasi antar lamina juga mempengaruhi distribusi tegangan karena pada umumnya modulus elastisitas arah longitudinal berbeda dengan arah transversalnya, sebagai contoh pada serat aramid (122 Gpa berbanding 0,76 GPa). Kriteria kegagalan pada teori laminat klasik ditentukan berdasarkan tegangan yang dialami oleh lamina. Cara untuk menunjukkannya digunakan skema perhitungan Teori Laminat Klasik oleh diagram alir berikut ini: Gambar 5. Skema Untuk menentukan sifat mekanik pada lamina, maka perlu diketahui terlebih dahulu sifat mekanik penyusun lamina. Sifat yang dibutuhkan meliputi Modulus Elastisitas fiber, Modulus Elastisitas matriks, poisson ratio fiber, poisson ratio matriks, Modulus Geser fiber, Modulus Geser matrix, dan fraksi volume fiber. Sifat tersebut bisa didapat dari literatur atau melalui pengujian mekanik.

7 Data sifat mekanik yang sudah didapatkan kemudian digunakan untuk menentukan sifat mekanik lamina yaitu Modulus Elatisitas arah longitudinal, Modulus Elastisitas arah transversal, Modulus Geser lamina, dan poisson ratio lamina. Setelah mengetahui sifat mekanik lamina, dapat ditentukan matriks kekakuan lamina [Q] searah sumbu lamina. Kemudian dari setiap lamina memberikan kontribusi pada matriks kekakuan dalam laminat. Matriks kekakuan yang sudah diperoleh dan faktor z (dimensi) dapat memengaruhi kekakuan bidang [A], kekakuan bending [D], dan kekakuan kopel [B] yang ada pada laminat. [ ] (z 1 B = [Q ] (z 2 1 D = [Q ] (z 3 N Aij = Q ij k= 1 zk k 1 ) k N ij ij k= 1 ij k= 1 z k2 1 ) 3 k z k3 1 ) k N ij 2 k k Data [A], [D], [B] kemudian sesuai dengan gaya dan momen yang bekerja pada laminat tersebut, sesuai dengan persamaan: Maka dapat ditentukan nilai regangan bidang dan kelengkungan bidang. Dari data kelengkungan, regangan bidang dan faktor z yang ada pada lamina, maka dapat diperoleh nilai regangan yang terjadi pada lamina. Berdasarkan σ=ee, dengan e merupakan regangan lamina dan E merupakan matriks kekakuan lamina maka dapat diketahui tegangannya. Tegangan yang dihasilkan kemudian digunakan untuk memperkirakan kriteria gagal untuk setiap lamina yang terjadi berdasarkan kriteria kegagalan Tresca dan Von Mises

8 BAB III DATA PERCOBAAN Latihan 1. Sifat sifat Elastis a. AS-3501 (02,902)s dengan AS-3501 (0,90)2s Orientasi 0;0;90;90 simetri Orientasi 0;90;0;90 simetri

9 b. Scotch-ply UD dengan Scotch-ply (0,90)2 - Scotch-ply UD (0,0)4 - Scotch-ply (0,90)4 Latihan 2. Pembebanan dan Tegangan

10 1. Pembebanan hygrothermal pada temperatur ruang (25 C) a. Scotch-ply UD Stress Strain b. Scotch-ply (0, ±45, 90, 0, ±45, 90) Stress

11 Strain c. IM6 epoxy (0, ±45, 90, 0, ±45, 90) Stress

12 Strain 2. Pembebanan mekanik Scotch-ply UD

13 a. Pembebanan tarik biaksial masing-masing sebesar 10 N/mm (0.01 MN/m) Stress Strain b. Pembebanan geser sebesar 10 N/mm (0.01 MN/m) Stress

14 Strain c. Momen bending M1 sebesar 10N (0.01 MN) Stress

15 Strain d. Momen torsi sebesar 5 N (0.005 MN) Stress

16 Strain 3. Perbandingan 3 material pada soal nomor 1 jika diberi beban tarik biaksial 10 N/mm (0.01 MN/m) a. Scotch-ply UD

17 Stress Strain b. Scotch-ply (0, ±45, 90, 0, ±45, 90) Stress

18 Strain c. IM6 epoxy (0, ±45, 90, 0, ±45, 90) Stress

19 Strain Latihan 3. Kegagalan pada laminat

20 1. Pembebanan biaksial sebesar 50 N/mm (0.05 MN/m) tarik-tarik, tarik-tekan, tekan-tarik, dan tekan-tekan a. B-N5505 UD Tarik-tarik Nilai 1/R Tarik-tekan

21 Nilai 1/R Tekan-tarik

22 Nilai 1/R Tekan-tekan

23 Nilai 1/R b. B-N5505 (±45)s Tarik-tarik

24 Nilai 1/R Tarik-tekan

25 Nilai 1/R Tekan-tarik

26 Nilai 1/R Tekan-tekan

27 Nilai 1/R c. IM6-epoxy (±30, ±60)s Tarik-tarik

28 Nilai 1/R Tarik-tekan

29 Nilai 1/R Tekan-tarik

30 Nilai 1/R Tekan-tekan

31 Nilai 1/R 2. Cross-ply Kevlar-epoxy laminat pada temperatur kamar (25 C) Nilai 1/R

32 Tugas Setelah Praktikum 1. Dua T300 Epoxy dengan susunan berbeda tetapi Engineering Constant sama Komposit T300 epoxy dengan stacking sequence (0,0,60,60)s

33 Komposit T300 epoxy dengan stacking sequence (0,60,0,60)s 2. AS3501 (0, 0, 45, -45, 90)s dengan tiga jenis pembebanan Case 1 Case 2

34 Case 3 3. Analisis tercantum pada BAB IV.

35 BAB IV ANALISIS Latihan 1 a. AS-3501 (0,0,90,90)s dengan AS-3501 (0,90)2s Pada kedua laminat tersebut, inplane constants untuk keduanya memiliki nilai yang sama. Hal ini disebabkan karena kedua lamina tersebut memiliki jumlah lamina yang sama pada setiap orientasinya, hanya saja memiliki perbedaan cara penyusunan lamina yang tidak berpengaruh terhadap nilai E. Akibatnya kedua laminat tersebut memiliki nilai E1, E2, dan E6 yang sama. Berbeda dengan nilai Flexural Constants, pada laminat AS-3501 (0,0,90,90)s arah pembebanan 1 memiliki nilai modulus elastisitas GPa, sementara laminat AS-3501 (0,90)2s modulus elastisitasnya GPa. Nilai modulus elastisitas laminat AS-3501 (0,0,90,90)s yang lebih besar pada arah 1 dikarenakan terdapat 2 lapis lamina terluar yang orientasinya sejajar yaitu 0. Sedangkan pada laminat AS-3501 (0,90)2s, lapisan terluarnya sejajar namun lapisan kedua dari luar memiliki orientasi yang tegak lurus sehingga kemampuan menahan tegangan tarik/tekannya lebih rendah dibandingkan dengan laminat AS3501 (0,0,90,90). Sehingga pada kasus tersebut, diarah 1 laminat yang 2 lapisan terluarnya memiliki lamina yang orientasinya sejajar 0 akan lebih kaku daripada laminat yang 2 lapisan lamina terluarnya saling tegak lurus. Hal demikian dapat terjadi karena pada flexural strength, distribusi tegangan tarik/tekan material semakin ke permukaan semakin besar. Kemudian pada arah 2, laminat AS-3501 (0,0,90,90)s memiliki nilai modulus elastisitas GPa, sementara Laminat AS-3501 (0,90)2s memiliki modulus elastisitas GPa. Sebaliknya untuk arah 2, laminat AS-3501 (0,0,90,90)s memiliki nilai modulus elastisitas lebih kecil karena pada arah 2, dua lapisan lamina terluar dari laminat ini memiliki

36 orientasi tegak lurus dengan arah pembebanan sehingga orientasi tersebut lebih lemah menahan tegangan dibanding laminat AS-3501 (0,90)2s yang 2 lapisan terluarnya terdapat salah satu yang berorientasi sejajar sehingga untuk arah 2 kemampuan untuk menahan tegangan dibagian permukaan lebih besar laminat AS-3501 (0,90)2s. b. Scotch-ply UD (0,0)4 dengan Scotch-ply (0,90)2 Pada arah 1, nilai modulus elastisitas pada Scotch-ply UD (0,0)4 = 38.6 GPa sedangkan untuk Scotch-ply (0,90)4 = GPa. Hal tersebut karena arah orientasi pada Scotch-ply UD (0,0)4 semuanya searah dengan arah pembebanan, sehingga Scotch-ply UD (0,0)4 akan lebih kaku dibandingkan dengan Scotch-ply (0, 90)2 yang orientasinya ada yang tegak lurus dengan arah pembebanan sehingga menurunkan nilai modulus elastisitasnya. Kemudian pada arah 2, Scotch-ply UD (0,0)4 nilai modulus elastisitasnya lebih kecil karena seluruh orientasinya tegak lurus arah pembebanan, sehingga kemampuan menahan distribusi tegangan akan lebih kecil daripada Scotch-ply (0,90)2 yang memiliki lamina searah dengan arah pembebanan. Dapat dilihat bahwa inplant constant dan flexural constant untuk lamina dengan susunan yang sama bernilai sama. Hal ini bisa terjadi karena pembebanan pada setiap lamina sama dalam satu laminat namun sesuai dengan distribusi tegangan maka untuk flexural, semakin ke permukaan maka nilai tegangan semakin besar.

37 Latihan 2.1. a. Scotch-ply UD Pada hasil di atas dapat dilihat bahwa laminat mengalami tegangan tekan di arah longitudinal dan tegangan tarik di arah transversal. Distribusi tegangan yang dialami laminat seragam karena tidak ada perbedaan orientasi dan susunan pada lamina. Sehingga dapat disimpulkan bahwa beban higrothermal yang diberikan pada laminat dapat menyebabkan terjadinya tegangan normal pada laminat meskipun nilainya sangat kecil. Laminat yang sama mengalami perubahan dimensi berupa pengurangan dimensi di arah longitudinal dan penambahan dimensi di arah transversal. Distribusi regangan yang terjadi pada laminat seragam karena tidak ada perbedaan orientasi dan susunan pada lamina. Dapat disimpulkan, bahwa pembebanan higrothermal menyebabkan terjadinya perubahan dimensi pada laminat. b. Scotch-ply (0, 45, -45, 90, 0, 45, -45, 90)

38 Dari laminat di atas, distribusi tegangan yang terjadi pada tiap lamina berbeda. Hal ini dapat terjadi karena perbedaan orientasi dan susunan lamina. Lamina keempat dengan orientasi 900 mengalami tegangan arah longitudinal terbesar, di arah transversal yang mengalami tegangan terbesar adalah lamina kelima dengan orientasi 00, dan pada tegangan geser yang mengalami tegangan geser terbesar adalah pada lamina ketiga dengan orientasi -450 lamina keenam dengan orientasi 450. Adanya kemiringan pada grafik tegangan arah 1, disebabkan karena interface yang terjadi pada antar lamina. Pada gambar di atas juga terlihat adanya gradien tegangan yang menunjukkan bahwa tegangan di setiap lamina tidak sama. Dari regangannya, dapat dilihat distribusi regangan yang berbeda tiap laminanya. Hal ini terjadi karena perbedaan orientasi dan sususan lamina. Dari grafiknya dapat dilihat bahwa regangan yang terjadi pada lamina arah 1, arah 2, dan arah 6 berbeda-beda. Tanda positif pada gambar di atas menunjukan adanya penambahan dimensi dan negatif menunjukan adanya pengurangan dimensi. Kemiringan pada grafik diatas bersifat continue, hal ini dapat terjadi karena setiap ujung mengalami regangan yang berbeda yang dipengaruhi oleh lamina diatas dan dibawahnya. Kemiringan continue pada regangan terjadi karena laminat belum terpisah, deformasi yang terjadi belum mengakibatkan material rusak.

39 c. IM6 epoxy (0, 45, -45, 90, 0, 45, -45, 90) Pada gambar di atas terlihat bahwa distribusi tegangan tiap lamina berbeda-beda. Hal ini terjadi karena orientasi dan susunan lamina yang berbeda-beda. Lamina yang menerima tegangan terbesar di arah longitudinal terdapat pada lamina keempat dengan orientasi 900, di arah transversal pada lamina kelima dengan orientasi 00, tegangan geser pada lamina ketiga dengan orientasi -450 dan lamina keenam dengan orientasi 450. Pada gambar di atas juga terlihat adanya gradien tegangan yang menunjukkan bahwa tegangan di setiap lamina tidak sama. Penjelasan grafik sama dengan yang sebelumnya, hanya saja perbedaan grafik terjadi karena perbedaan sifat lamina IM6 epoxy dengan skotch ply. Latihan 2.2 Pembebanan mekanik Scotch-ply UD a. Pembebanan tarik biaksial masing-masing sebesar 10 N/mm Berdasarkan grafik, tegangan yang terjadi adalah sama, baik pada arah 1 (longitudinal) maupun pada arah 2 (transversal) karena orientasi nya hanya pada arah 0 sehingga tegangan yang terjadi pada arah 1 dan 2 sama besar.,selain itu, dalam laminat ini tidak terjadi tegangan geser karena memang hanya diberikan pembebanan tarik biaksial.

40 Dalam laminat ini juga terjadi pertambahan panjang pada arah longitudinal, sedangkan pada arah transversal terjadi penyusutan. Hal ini terjadi karena orientasi yang ada pada laminat ini hanya pada arah 0 (unidirectional) sehingga regangan akan terjadi ke arah longitudinal dan saja pada arah transversal akan terjadi penyusutan. b. Pembebanan geser sebesar 10 N/mm Dalam grafik yang dihasilkan dapat dilihat bahwa tegangan dan regangan terbesar terjadi pada arah 6 (geser). Hal ini terjadi karena pembebanan yang diberikan merupakan pembebanan geser sehingga hasil tegangan regangan terbesar akan ada pada arah gesernya. Pada arah 1 dan 2 juga terjadi distribusi tegangan, namun regangan lebih kecil dibandingkan pada arah 6. c. Momen bending M1 sebesar 10 N Jika terdapat suatu material dan dikenai pembebanan bending maka akan timbul distribusi tegangan pada penampangnya. Hal ini juga terjadi pada laminat yang diberikan pembebanan bending. Pembebanan bending yang diberikan ada pada arah 1 sehingga distribusi tegangan dan regangan terbesar terjadi pada arah 1. Daerah permukaan laminat memiliki nilai distribusi tegangan yang paling besar sehingga pada lapisan atas terjadi tegangan tarik yang paling besar dan akan terus mengecil hingga mencapai 0 pada bagian tengah dan lapisan bawah akan terjadi tegangan tekan. d. Momen torsi sebesar 5 N Berdasarkan grafik yang dihasilkan, distribusi tegangan dan regangan yang paling besar ada pada arah 6 (geser) karena pembebanan yang diberikan merupakan momen torsi sehingga akan paling banyak berpengaruh pada arah gesernya. Nilai distribusi tegangan terbesar terdapat pada permukaan laminat. Pada arah 1 dan 2 juga terjadi regangan, tetapi dikarenakan laminat simetris sehingga nilainya lebih kecil dari regangan gesernya. Latihan 2.3

41 a. Scotch-ply UD Stress Strain Analisis : Sesuai dengan kurva diatas, dapat dibuktikan bahwa laminat memiliki orientasi searah, dengan menerima pembebanan yang homogen dari lapis pertama hingga terakhir pada sigma-1 dan sigma-2, hal tersebut berlaku pada tegangan dan regangan. Dan pembebanan pada sigma-6 bernilai nol karena tidak ada pembebanan bending yang diberikan. b. Scotch-ply (0, ±45, 90, 0, ±45, 90) Stress

42 Strain Analisis : Sesuai dengan kurva diatas, tegangan atau regangan yang diterima tidak homogen ketika diberi beban bi-axial, diakibatkan oleh orientasi yang berbedabeda pada laminat. Lapis paling bawah dan atas menerima regangan paling besar, dan tegangan yang diterima tidak teratur karena adanya perbedaan orientasi. Pada sigma-1 dan sigma-2 regangan, beban yang diterima berbentuk kebalikannya, hal ini akibat adanya fenomena coupling sehingga adanya beban bending. Fenomena tersebut juga menyebabkan adanya regangan dan tegangan pada sigma-6 yang seharusnya nol. Pada tegangan, tegangan maksimum yang diterima paling besar berada di tengah, hal tersebut dikarenakan lamina bagian tengah terikat dengan baik sehingga menerima tegangan dari lapisan lainnya. c. IM6 epoxy (0, ±45, 90, 0, ±45, 90) Stress

43 Strain Analisis : Berdasarkan kurva diatas, ketika epoxy diberikan beban aksial yang sama dengan diberikan kepada scotch-ply, kurva tegangan dan regangannya berbeda. Hal tersebut disebabkan oleh kekuatan material yang berbeda, walaupun orientasinya sama. Untuk tegangan, lapisan tengah menerima tegangan paling besar karena terikat secara kuat dan menerima tegangan dari lapisan lain. Untuk regangan, dapat dilihat bahwa regangan menurun pada sigma-1 karena adanya penurunan kekakuan, tetapi tidak bernilai 0 ditengah seperti pada scotch-ply. Terjadi regangan dan tegangan pada sigma-6 disebabkan karena fenomena coupling, seperti pada scotch-ply, yang menyebabkan adanya beban bending. Lalu coupling juga menyebabkan bentuk keterbalikan pada tegangan sigma-1 dan sigma-2.

44 LATIHAN 3 a. Latihan 3.1.a Komposit yang digunakan adalah B-N5505 unidirectional. Ketika diberikan pembebanan berupa beban tarik dan beban tekan sebesar 50N/mm, dengan kombinasi tarik-tarik, tarik-tekan, tekan-tarik, dan tekan-tekan. Dapat dilihat komposit mengalami tegangan tarik pada dua sumbu dan tidak mengalami tegangan geser. Berdasarkan simulasi pada genlam komposit tidak mengalami kegagalan karena nilai 1/R dari komposit tidak mencapai nilai 1. Namun komposit tersebut tidak tahan terhadap beban tarik. Hal tersebut ditunjukan dengan nilai 1/R dari komposit tersebut yang mendekati nilai 1. Dari grafik 1/R dapat dilihat nilai inkal dan degrade memiliki nilai yang hampir sama sehingga saat terjadi FPL akan terjadi pula LPL. b. Latihan 3.1.b Pada latihan ini digunakan komposit B-N5505 dengan orientasi simetric regular angle ply (±45)s. Pembebanan yang dilakukan sama dengan latihan 3.1.a. Bila dilihat dari fraksi 1/R komposit dengan orientasi ini tidak tahan terhadap beban tarik-tekan atau tekan-tarik. Hal ini ditunjukan dengan nilai 1/R yang mendekati nilai 1. Pada komposit ini juga nilai dari1/r nilai inkal dan degrade memiliki nilai yang hampir sama, sehingga ketika FPL terjadi maka LPL terjadi pula. Selain itu bila dilihat dari tegangan geser yang diterima. Komposit yang diberikan beban tarik-tekan dan tekan-tarik mendapatkan tegangan geser terbesar. Nilainya yang melebihi nilai tegangan tarik yang diterimanya dapat menunjukan bahwa material akan gagal sesuai dengan Tresca dan Von-Mises criteria karena tegangan geser yang diterima komposit tinggi. c. Latihan 3.1.c Pada latihan ini, komposit yang digunakan adalah komposit IM6-epoxy dengan orientasi lamina (±30, ±60) simetri dengan pembebanan yang diberikan dengan

45 latihan 3.1.a.Pada semua jenis pembebanan, terdapat perbedaan besar tegangan yang terdistribusi antara lamina ±30 dan ±60, hal ini disebabkan adanya perbedaan kekakuan antara lamina ±30 dan ±60. Pada teori makromekanik, regangan yang dialami tiap lamina diasumsikan sama sehingga akibat adanya pembebanan, tegangan didistribusikan tidak sama besar akibat perbedaan kekakuan. Selain itu, dapat dilihat bahwa disetiap jenis pembebanan, lamina dengan orientasi ±60o mengalami distribusi tegangan lebih besar di arah 2. Sedangkan lamina dengan orientasi ±30o mengalami distribusi tegangan lebih besar di arah 1. Dari simulasi yang dilakukan, keempat jenis pembebanan masih dalam batas aman karena nilai 1/R yang ditunjukkan kurang dari 1. d. Latihan 3.2 Pada soal latihan 3.2 ini, laminat komposit yang tersusun atas lamina serat Kevlar dan matriks Epoksi dengan susunan lamina cross-ply diberi beban termal sebesar temperatur kamar yakni 25 oc. Berdasarkan pengolahan data, dapat dilihat bahwa pembebanan termal yang diberikan pada tiap lamina sama besar dan masih dalam batas aman karena nilai 1/R masih dibawah 1. TUGAS SETELAH PRAKTIKUM

46 1. Konstanta teknik pada bidang dan bending dari laminat dapat dibuat sama meskipun susunan dari laminat berbeda. Yang harus diperhatikan adalah jumlah lamina dari laminat harus sama dan arahnya mempunyai perbedaan yang sama tiap lapisan. 2. Pada laminat (0,0,45,-45,90)2 AS-3501 yang diberikan beban, analisis bebannya adalah a. Load case 1 menerima beban torsi dan bending sesuai dengan bentuk grafik yang dihasilkan berbentuk runcing b. Load case 2 menerima beban higrotermal, yang umumnya membebani di lapisan pertama dan terakhir. c. Load case 3 menerima beban torsi dan beban tarik sesuai dengan bentuk sigma-1 dan sigma-2 yang berbeda tetapi searah. 3. a. Pada load case no 1, lamina yang akan mengalami kegagalan pertama kali (FPF) adalah lapisan 1 bottom hal ini dapat dilihat dari nilai R yang kecil sehingga nilai 1/R dari lamina tersebut akan besar. b. Pada load case no 3, lamina yang akan mengalami kegagalan pertama kali (FPF) adalah lapisan 4 dan 7 baik bottom dan top hal ini dapat dilihat dari nilai R yang kecil sehingga nilai 1/R dari lamina tersebut akan besar.

47 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Pada percobaan kali ini, dapat disimpulkan bahwa material penyusun lamina dan orientasi lamina menyebabkan kekuatan sebuah komposit laminat, berdasarkan hasil tegangan dan regangan pada kurva genlam. 5.2 Saran Seharusnya diberikan tutorial menggunakan Genlam pada modul, bukan hanya teori mengenai komposit laminat saja, sehingga ketika praktikum berlangsung dapat lebih efisien.

48 PUSTAKA Judawisastra, Hermawan Micromechanics 2 : Classical Lamination Theory [PowerPoint slides]. Judawisastra, Hermawan Material Komposit-Rev.04 [PowerPoint slides]. Hibbeler, R. C Mechanics of Materials 8th Edition. Singapore :Prentice Hall if diakses pada 23 Maret 2015 pukul WIB diakses pada 23 Maret 2015 pukul WIB