DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR i
ABSTRAK iii
DAFTAR ISI iv
DAFTAR TABEL vii
DAFTAR GAMBAR viii
DAFTAR NOTASI x
BAB 1 PENDAHULUAN
1 1.1
Latar Belakang 1
1.2 Perumusan Masalah
2 1.3
Tujuan Penelitian 2
1.4 Manfaat Penelitian
3 1.5
Sistematika Penulisan 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
5
2.1 Pendahuluan
5 2.2
Landasan Teori 7
2.2.1 Polymeric Foam 7
2.2.2 Karakteristik Serat TKKS 8
2.2.3 Teori Uji Tekan Statik 9
2.2.4 Respon Material Akibat Beban Tekan Statik 11 2.2.5 Persamaan Tegangan – Regangan
12 2.2.6 Hubungan Tegangan – Regangan
14 2.2.7 Model Kegagalan Material Polymericfoam 15
2.3 Ansys rel. 5.4
17 2.4
Kerangka Konsep penelitian 17
BAB 3 METODE PENELITIAN
18
3.1 Umum
18 3.2
Alur Penelitian 18
3.3 Tempat dan Waktu
18 3.4
Alat dan Bahan 19
3.4.1 Bahan yang digunakan dalam pembuatan spesimen
20
Universitas Sumatera Utara
3.4.1.1 Polyurhethane PU 20
3.4.1.2 Serat TKKS 20
3.4.1.3 Bahan pembentuk berongga blowing agent
21 3.4.1.4 Katalis
22 3.4.1.5 Resin
23 3.4.1.6 Wax
24 3.4.1.7 NatriumHidroksida NaOH
24 3.4.2 Alat yang digunakan untuk membuat
spesimen 25
3.4.2.1 Mesin Pemotong 25
3.4.2.2 Mesin Penghalus Serat 26
3.4.2.3 Timbangan Digital 26
3.5 Spesimen bahan polymericfom
diperkuatserat TKKS 27
3.6 Alat uji tekan statik
28 3.7
Prosedur pengujian tekan statik 29
3.8. Proses Pencampuran Spesimen
33 3.8.1 Proses Pembentukan serat TKKS
33 3.8.2 Proses Pembentukan Spesimen
34 3.9
Proses Penggabungan serat dengan matriks 35
3.10 Penyelidikan melalui simulasi ansys rel. 5.4
36 3.10.1 Tampilan pembuka ansys rel. 5.4
38 3.10.2 Mendefinisikan elementproperty type
39 3.10.3 Mendefinisikan Material Properties
40 3.10.4 Tampilan pembuatan gambar cylinder
40 3.10.5 Proses Meshing
43 3.10.6 Penerapan Solution
44 3.10.7 Proses Analyzing
45
BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISIS PENELITIAN
47
4.1 Pengujian Spesimen
47 4.2
Spesifikasi Mesin Uji 47
4.3 Pengolahan data hasil pengujian material
polymericfoam akibat beban tekan statik 48
4.3.1 Penentuan Modulus Elastisits 48
4.3.2 Hasil uji material polymericfoam akibat beban tekan statik
49 4.3.3 Modus kegagalan spesimen polymericfoam
diperkuat serat KKS 51
4.4 Permodelan spesimen uji melalui ansys rel. 5.4
53 4.5
Hasil simulasi uji tekan statik aksial 57
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
75 5.1.
Kesimpulan 75
5.2 Saran
76
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Karakteristik Mekanik Poliester Resin Tak Jenuh
6 Tabel 3.1
Bahan dan Peralatan Yang digunakan Untuk Pembuatan SpesimenYang Berbahan Dasar Polymericfoam
diperkuat serat TKKS 19
Tabel 3.2 Spesifikasi Material Polymericfoam + TKKS
28 Tabel 3.3
Kondisi Awal Spesimen 29
Tabel 4.1 Spesifikasi Alat Uji Shimadzu Servopulser
47 Tabel 4.2
Tegangan Maksimum material polymericfoam diperkuat serat TKKS
50 Tabel 4.3
Nilai Karakteristik Bahan Aluminium dan Baja 64
Tabel 4.4 Distribusi Tegangan Melalui Simulasi Numerik
73
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1
KlasifikasiSkema Struktur Komposit 5
Gambar 2.2 Gabungan Makroskopis Fasa-Fasa Pembentuk Komposit
5 Gambar 2.3
Jenis Material Berongga 7
Gambar 2.4 Perubahan benda yang disebabkan oleh tegangan
tekan statik aksial 10
Gambar 2.5 Pengujian Beban Tekan Pada Batang Spesimen
a Sebelum ujji tekan b setelah uji tekan
11 Gambar 2.6
Kurva Tegangan – Regangan 13
Gambar 2.7 Model Kegagalan Polymericfoam Diperkuat
serat TKKS Akibat Beban Tekan Statik Dalam Bentuk AutoCAD 3D
15 Gambar 2.8
Model foam yang dikenai beban tekan 16
Gambar 2.9 Kerangka Konsep Penelitian
17 Gambar 3.1
Bentuk TKKS yang Telah Dicacah 21
Gambar 3.2 a cairan blowing agent b Struktur rongga
dari blowing agent 22
Gambar 3.3 Katalis
23 Gambar 3.4
Resin 23
Gambar 3.5 Wax
24 Gambar 3.6
NaOH 25
Gambar 3.7 Mesin Pemotong
25 Gambar 3.8
Mesin Penghalus Serat 26
Gambar 3.9 Timbangan Digital
26 Gambar 3.10 Spesimen Polymericfoam Diperkuat Serat TKKS
27 Gambar 3.11 a persiapan alat uji tekan shimadzu servopulser
b proses eksekusi uji tekan pada spesimen 29
Gambar 3.12 a diagram alir pengujian tekan secara ringkas b
diagram alir penyelidikan respon terhadap berbahan dasar polymericfoam yang diperkuat serat TKKS 33
Gambar 3.13 Skema Bagan Alir Pembuatan Serat TKKS 34
Gambar 3.14 Material Polymericfoam Diperkuat TKKS 36
Gambar 3.15 Diagram Alir Permodelan ansys rel. 5.4 37
Gambar 3.16 Tampilan awal ansys 5.4 interactive 38
Gambar 3.17 a Library element type b Tampilan element type 39
Gambar 3.18 Tampilan material properties 40
Gambar 3.19 Tampilan pembuatan gambar cylinder melalui ansys 42
Gambar 3.20 Proses meshing material 44
Gambar 3.21 Proses solusi material yang dikenai beban 45
Gambar 3.22 Tampilan Analyzing material yang dikenai beban tekan statik aksial
46 Gambar 4.1
Alat Uji Tekan Shimadzu Servopulser SC-2DE 48
Gambar 4.2 Respon Tegangan – Regangan Polymericfoam
Diperkuat Serat TKKS Akibat Beban Tekan Statik 49
Gambar 4.3 Model Kegagalan Spesimen Polymericfoam
Diperkut Serat TKKS Akibat Beban Tekan Statik 52
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.4 Model retakpatah pada spesimen membentuk sudut 45
53 Gambar 4.5
Ukuran Spesimen uji tekan statik aksial 2D dan 3D 54
Gambar 4.6 Kotak dialog solid circular area
55 Gambar 4.7
Kotak dialog subtract area 56
Gambar 4.8 Kotak Dialog extrude area
56 Gambar 4.9
Model spesimen uji tekan statik aksal 57
Gambar 4.10 Input sifat-sifat material 58
Gambar 4.11 Input nilai beban tekan statik aksial 59
Gambar 4.12 Distribusi tegangan normal arah X spesimen uji tekan statik aksial
59 Gambar 4.13 Distribusi tegangan normal arah Y spesimen uji
tekan statik aksial 60
Gambar 4.14 Distribusi tegangan normal arah Z spesimen uji statik aksial
61 Gambar 4.15 Tegangan VonMises Spesimen Uji tekan statik aksial
62 Gambar 4.16 Perbandingan model retakpatah hasil simulasi
dan eksperimen 63
Gambar 4.17 Isotropic Properties Material Pada Aluminium 65
Gambar 4.18 Input Nilai Beban Tegangan Maximum 65
Gambar 4.19 Distribusi tegangan normal arah X bahan aluminium akibat statik aksial
66 Gambar 4.20 Distribusi tegangan normal arah Y bahan aluminium
akibat statik aksial 67
Gambar 4.21 Distribusi tegangan normal arah Z bahan aluminium akibat statik aksial
68 Gambar 4.22 Distribusi tegangan normal VonMises bahan aluminium
akibat statik aksial 68
Gambar 4.23 Isotropic Properties Material Pada Baja 69
Gambar 4.24 Input Nilai Beban Tegangan Maximum 70
Gambar 4.25 Distribusi tegangan normal arah X bahan baja akibat statik aksial
70 Gambar 4.26 Distribusi tegangan normal arah Y bahan baja
akibat statik aksial 71
Gambar 4.27 Distribusi tegangan normal arah Z bahan baja akibat statik aksial
72 Gambar 4.28 Distribusi tegangan normal VonMises bahan baja
akibat statik aksial 72
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
Simbol Arti
Satuan
A = Luas permukaan
mm
2
d = Diameter
mm E
= Young’s Modulus MPa
F = Gaya
N ΔL
= Perubahan Panjang mm
Lo = Panjang awal
mm h
= Tinggi mm
m = Massa
kg υ
= Poisson’s ratio ρ
= Massa jenis kgmm
3
σ = Tegangan
MPa ε
= Regangan akibat tekan C
= Kecepatan penjalaran tegangan ms
g = gravitasi
ms
2
V = Volume
mm
3
Universitas Sumatera Utara
STUDI EXPERIMENTAL DAN ANALISA RESPON MATERIAL POLYMERICFOAM YANG DIPERKUAT SERAT
TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT TKKS AKIBAT BEBAN TEKAN STATIK.
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Komposit dari bahan serat fibrous composite terus diteliti dan dikembangkan guna menjadi bahan alternatif baru pengganti fungsi bahan logam,
hal ini disebabkan sifat dari komposit serat yang kuat dan mempunyai berat yang lebih ringan serta untuk mengurangi pencemaran lingkungan jika dibandingkan
dengan bahan logam. Susunan komposit serat terdiri dari serat TKKS dan matriks sebagai bahan pengikatnya. Ukuran panjang TKKS yang digunakan berkisar
antara 13 cm sampai 18 cm. Matriks yang digunakan adalah resin epoxy, katalis MEKP metil etil keton peroksida, blowing agent dan sebagai penguatnya adalah
serat TKKS. Melalui tugas akhir ini peneliti ingin mengetahui respon dan sifat mekanik yang tinggi modulus tekan elastisitas dan kekuatan tekan maksimum
material komposit serat tandan kosong kelapa sawit TKKS akibat uji tekan statik. Hal ini akan menjadi lebih penting saat penelitian ingin membuat suatu
produk. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa tingkatan respon yang terjadi berupa kekuatan retakpatah dari pengujian tekan statik aksial dan simulasi
numerik. Dari pengujian diperoleh nilai modulus elastisitas sebesar ± 17.22 MPa dan kekuatan maksimum atau retak sebesar ± 0.138 MPa. Pada hasil simulasi
numerik diperoleh tegangan normal maksimum pada hasil VonMises polymericfoam sebesar ± 0.181 MPa. Contour yang menunjukkan tegangan
VonMises melalui ansys akibat tekan statik aksial ini mendekati hasil tegangan pada eksperimen. Kemudian distribusi tegangan polymericfoam +TKKS
dibandingkan antara bahan baja dan aluminium. Distribusi tegangan yang terjadi dapat diketahui dengan menggunakan simulasi ansyss rel. 5.4. Penelitian ini
diharapkan dapat mengetahui komposisi bahan yang terbaik dan material yang berkekuatan tinggi akan tetapi ringan.
Kata kunci : Serat TKKS, Matriks, Beban tekan statik, Modulus tekan elastisitas. Ansys rel. 5.4
Universitas Sumatera Utara
BAB 1 PENDAHULUAN
