4.1.4.2. Hasil Simulasi uji tekan statik aksial
Sifat-sifat polymeric foam diperkuat serat TKKS yang diperoleh dari hasil uji tekan diinput ke dalam kotak dialog Isotropic Material Properties yang
ditunjukkan pada Gambar 4.16. Bila dipilih salah satu dari material-material tersebut maka kotak dialog
untuk materialakan terisi. Karena material komposit yang diinginkan tidak terdapat pada daftar, maka sifat-sifat mekanik material polymericfoam dapat kita
tulis di kotak dialog secara manual. Data yang dibutuhkan untuk simulasi seperti modulus elastisitas, massa jenis, dan poisson ratio harus diisikan ke dalam kotak
dialog . Ukuran material polymericfoam ketika dimodelkan dengan software AutoCAD dibuat dalam satuan milimeter, sehingga data yang dimasukkan dalam
satuan millimeter. •
Young’s Modulus, E = 15,57 Mpa •
Tegangan maksimum = 2,1004 MPa
• Massa
= 50,24 gr •
Mass density, ρ = 0.610
-6
kgmm
3
t d
V 4
1
2 1
1
π =
3 2
1
9 .
82792 75
9 .
1103 mm
mm mm
V =
=
Sehingga massa jenis , ρ
ρ =
3 6
3
10 6
, 9
. 82792
0524 ,
mm kg
mm kg
V m
−
= =
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.16. Input Sifat-sifat Material
Beban tekan statik aksial yang diberikan adalah beban maksimum yang diperoleh pada saat pengujian. Dari hasil pengujian diperoleh tegangan maksimum tekan
statik untuk polymeric foam yang diperkuat serat TKKS adalah 2,1004 MPa. Input nilai beban tekan tersebut ke dalam menu ANSYS Rel. 5.4 dapat dilihat pada
Gambar 4.17.
Gambar 4.17.Input Nilai Beban Tekan Statik Aksial
Universitas Sumatera Utara
Dari hasil analisa dapat ditampilkan contour plot penjalaran tegangan yang terdistribusi pada model spesimen yang diberikan. Distribusi tegangan yang
merupakan respon uji tekan statik aksial akan disajikan pada Gambar 4.18 s.d. 4.21.
Gambar 4.18. Distribusi Tegangan Normal Arah X Spesimen Uji Statik Aksial
Dari Gambar. 4.18 dapat dilihat bahwa polymeric foam yang diperkuat serat TKKSmemberikan respon tegangan normal hampir di sepanjang sumbu
aksis.Distribusi tegangan tidak merata di seluruh bagian spesimen uji.Tegangan maksimum terjadi di bagian dasar dan terus menyebar di sepanjang sumbu aksis
spesimen uji. Besarnya tegangan normal maksimum arah X sekitar 0,336 MPa tegangan tekan. Ini menandakan bahwa salah satu penyebab kerusakan spesimen
uji di sepanjang sumbu aksis arah vertikal adalah akibat tegangan normal arah X. BerdasarkanGambar4.19 dapat dilihat bahwa polymeric foam yang
diperkuat serat TKKS memberikan respon distribusi tegangan normal arah Y lebih kecil dibandingkan dengan tegangan normal arah X. Tegangan normal maksimum
arah Y sekitar 0,332 MPa tegangan tekan.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.19. Distribusi Tegangan Normal Arah Y Spesimen Uji Tekan Statik Aksial
Gambar 4.20 menunjukkan tegangan normal arah Z tersebar lebih acak, yaitu di bagian puncak dan dasar spesimen uji. Hasil simulasi distribusi tegangan
normal arah Z juga tersebar di sepanjang aksis sentroid spesimen uji.
Universitas Sumatera Utara
Gambar.4.20. Distribusi Tegangan Normal Arah Z Spesimen Uji Tekan Statik Aksial.
Tegangan normal maksimum arah Z sekitar -2,347 MPa tegangan tekan.Kegagalan dapat berawal dari puncak spesimen yang terus menjalar hingga
bagian dasar spesimen uji. Gambar 4.21 menyajikan distribusi tegangan Von Mises.Secara
keseluruhan tegangan maksimum lebih banyak terjadi di dasar spesimen uji dimana spesimen ditumpu.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.21.Tegangan Von Mises Spesimen Uji Tekan Statik Aksial
Distribusi tegangan Von Mises lebih mendekati hasil yang diperoleh dari pengujian.Tegangan terdistribusi di beberapa lokasi secara acak. Ini menandakan
bahwa kegagalan spesimen uji akan berawal dari titik yang berbeda. Tegangan maksimum yang diperoleh sekitar 4,593 MPa.
Perbandingan model retakpatah hasil simulasi numerik dan pengujian dapat dilihat pada Gambar 4.21.model retak patah cenderung menunjukkan pola
yang sama. Retakpatah yang ditimbulkan akibat kegagalan spesimen bersifat acak namun cenderung berada di daerah tertentu sesuai arah pembebanan.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.22.Perbandingan model retakpatah hasil simulasi dan eksperimen
Respon tegangan yang terjadi pada daerah ini terihat adanya perbedaan baik besarnya respon maupun bentuk gelombang penjalarannya.Pada beban tekan
statik aksialterjadi fenomena penjalaran tegangan, gelombang tegangan dapat berpropagasi dan terefleksi pada batas bebas menuju arah beban.Gelombang dapat
bertubrukan sesamanya dan membentuk daerah pemusatan tegangan yang mampu merusak struktur. Perlu dicatat bahwa pada kasus ini tegangan yang dilihat dari
hasil pengimpakan adalah tegangan diatas dari load mesin uji tekan statik pada respon polymeric foam yang diperkuat serat TKKS.Tegangan maksimum atau
pada batas hancur spesimen didapat dari hasil simulasi melalui software Ansys Rel. 5.4 pada vonmises stress sebesar 4,593 MPa pada arah beban. Sedangkan
tegangan normal dalam arah sumbu X sebesar 0,336 MPa, tegangan normal dalam arah sumbu Y sebesar 0,332 MPa, dan tegangan normal dalam arah sumbu Z
Simulasi Ansys Eksperimen
Universitas Sumatera Utara
sebesar -2,347 MPa. Ini dapat diamati bahwa kegagalan dapat berawal dari puncak spesimen yang terus menjalar atau terjadi pergeseran hingga bagian dasar
spesimen uji. Dapat disimpulkan bahwa material yang berbahan polymeric foam
diperkuat serat TKKS dapat diamati dari experimental dan hasil simulasi. Didapat tegangan maksimum pada experimental sebesar 2,1004 MPa sedangkan hasil
simulasi menggunakan Ansys Rel. 5.4 menunjukkan tegangan normal pada arah X= 0,336 MPa, arah Y= 0,322 MPa, arah Z= -2,347 MPa dan secara keseluruhan
pada VonMises Stress = 4,593 MPa. Maka, nilai simulasi ini mendekati pada nilai experimental.Sehingga pengujian material polymeric foam diperkuat serat TKKS
ini dapat teruji dan tidak terlepas dari sifat – sifat unggul komposit yaitu ringan, kuat, serta tahan terhadap korosi. Material komposit TKKS ini dapat menjadi
acuan dan alternatif baru nantinya dalam pembuatan suatu produk dimasa akan datang seperti bumper mobil, papan partikel dan lain-lain karena penggunaan serat
alami ini dilakukan seiring dengan majunya exploitasi dalam kehidupan sehari – hari. Karena material komposit ini dapat diperbarui dan didaur ulang.
4.2.4.3. Simulasi MaterialPolymeric Foam diperkuat Serat TKKS Akibat Beban Tekan Statik Brazilian
Kategori