Pengujian Spesimen. Spesifikasi Mesin Uji. Permodelan Spesimen Uji Melalui Ansys Rel. 5.4

BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISIS PENELITIAN

Pada bab ke-empat ini akan menjelaskan tentang rincian proses pengolahan data yang dilakukan Data – data yang diperlukan saat pengujian telah dilakukan. Saat pengolahan data telah selesai maka hasil yang telah diperoleh kemudian dianalisis berdasarkan data teori yang telah dijelaskan sebelumnya.

4.1 Pengujian Spesimen.

Prosedur pengujian tekan statik terhadap spesimen ini mengacu pada standar ASTM D 1621-00. Standar test method for stress and strains properties of unreinforced and reinforced plastic and electrical insulating material. Standar ini dipakai untuk mengetahui sifat – sifat kekuatan reinforced dari plastik, Termasuk didalamnya komposit yang mempunyai nilai modulus tinggi dan keuletan dari material. Dalam standar ini juga diatur ketentuan ukuran spesimen yang sebaiknya digunakan,metode pengujian dan persamaan – persamaan yang dapat dipakai untuk menghitung kekuatan dan modulus elastisitasnya.

4.2 Spesifikasi Mesin Uji.

Pengujian dilakukan dengan menggunakan mesin uji shimadzu servopulser SC-2DE. Mesin ini mampu memuat spesimen dengan kapasitas sebesar 2000 kgf dengan laju pengujian 50 mmmenit. Mesin ini terdapat di laboratorium program doctor dan magister teknik mesin fakultas teknik departemen teknik mesin universitas sumatera utara USU. Berikut spesifikasi dari mesin uji tekan shimadzu servopulser SC-2DE: Tabel 4.1. Spesifikasi alat uji Shimadzu Servopulser. SPESIFICATION SHIMADZU SERVOPULSER SC-2DE Return Speed 50 mmmenit Testing Type Tension and Compression Universitas Sumatera Utara Gambar 4.1. Alat uji Tekan Shimadzu Servopulser SC-2DE.

4.3 Pengolahan Data Hasil Pengujian Material Polymericfoam Akibat

Beban Tekan Statik. Data yang diperoleh dari hasil pengujian berupa data beban, perpindahan, dan luas penampang. Data tersebut lalu dibuat plotnya dalam bentuk kurva tegangan dan regangan. Dalam data ini akan dianalisis respon tegangan dan ragangan polymericfoam yang diperkuat serat tandan kosong kelapa sawit TKKS akibat beban tekan statik.

4.3.1 Penentuan Modulus Elastisitas.

Modulus elastisitas adalah rasio tegangan terhadap regangan dalam daerah elastic. Untuk mendapatkan modulus elastisitas, harus melewati beberapa tahapan setelah selesai melakukan pengujian diperoleh. Data yang diperoleh pada pengujian statik tekan berupa beban m yang terjadi, perpindahan m dan luas penampang mm 2 yang dihasilkan. Data beban dikalikan dengan konstanta gravitasi yaitu 9,81 ms 2 sehingga didapat gaya N. Lalu membentuk kurva gaya terhadap perpindahan untuk daerah Universitas Sumatera Utara plastis dan menentukan persamaan linearnya. Untuk mendapatkan hasil modulus elastisitas harus menggunakan persamaan: ε σ = E 4.1

4.3.2 Hasil Uji Material Polymericfoam Akibat Beban Tekan Statik

Hasil pengujian ditunjukkan dalam bentuk grafik pada beberapa respon material polymericfoam diperkuat serat TKKS, seperti: modulus elastisitas tekan dan tegangan patah. Respon tersebut dapat diketahui dari kurva yang menunjukkan hubungan tegangan - regangan polymericfoam diperkuat serat TKKS yang diperlihatkan pada gambar. 4.2. Gambar 4.2 Respon Tegangan-Regangan Polymeric Foam Diperkuat Serat TKKS akibat Beban Tekan Statik. E Uji Tekan Statik Aksial Spesimen: PU +TKKS Universitas Sumatera Utara Dari hasil grafik didapat tegangan tekan di daerah elastis sebesar ±0,1011 MPa dengan regangan ±0,0058667. Sehingga modulus elastisitas tekan statik polymericfoam diperkuat serat TKKS dapat ditentukan, yaitu: E = MPa 22 . 17 0058667 , 1011 , = Ternyata dari kelima grafik menunjukkan variasi kemampuan spesimen dalam menahan beban dapat dilihat pada lampiran 2 grafik pengujian material. Spesimen polymericfoam diperkuat serat TKKS 1 terjadi pada tegangan maksimum 0.125 MPa sebelum terjadi kegagalan. Spesimen polymericfoam diperkuat serat TKKS 2 terjadi pada tegangan maksimum 0.129 MPa sebelum terjadi kegagalan. Spesimen polymericfoam diperkuat serat TKKS 3 terjadi pada tegangan maksimum 0.127 MPa sebelum terjadi kegagalan. Spesimen polymericfoam diperkuat serat TKKS 4 terjadi pada tegangan maksimum 0.131 MPa sebelum terjadi kegagalan. Spesimen polymericfoam diperkuat serat TKKS 5 terjadi pada tegangan maksimum 0.138 MPa sebelum terjadi kegagalan. Tabel 4.2 Tegangan maksimum material polymericfoam diperkuat serat TKKS. Material polymericfoam diperkuat serat TKKS Tegangan Maksimum MPa Regangan Spesimen 1 0.130 1.107 Spesimen 2 0.129 1.08 Spesimen 3 0.127 1.027 Spesimen 4 0.132 1.187 Spesimen 5 0.138 3.96 Rata-rata 0.1312 1.672 Universitas Sumatera Utara Dari tabel dapat diketahui tiap spesimen memberikan hasil yang bervariasi. Hal ini diakibatkan oleh system yang bekerja pada uji tekan static. Ternyata dari grafik dapat dilihat bahwa tegangan maksimum yang terjadi sebesar 0.138 MPa sebelum mengalami kegagalan. Lalu jika diambil rata – rata ,spesimen dengan bahan dasar polymericfoam diperkuat serat TKKS akibat uji tekan static mampu menahan beban 0.1312 MPa dan tiap spesimen mampu menahan beban sebesar 0.026 MPa. Sifat dari polymeric foam yang diperkuat serat TKKS ini bersifat lebih kuat dibandingkan polymeric foam tanpa penguatan karena mempunyai nilai modulus elastisitas yang lebih besar yaitu 17.22 MPa. Ini menunjukkan bahwa material komposit serat tandan kosong kelapa sawit mempunyai keunggulan yaitu meningkatnya keteguhan rekat, berkekuatan tinggi, kaku tetapi ringan low density berdasarkan standar ASTM D1621 – 00 dibandingkan nilai elastisitas polymericfoam tanpa TKKS yaitu 0.18 MPa. Ternyata dengan penguatan serat TKKS lebih kuat daripada polymericfoam tanpa serat. Hal inilah yang menjadi nilai tambah komposit serat TKKS yang dapat menjadi alternatif baru dalam pembuatan suatu produk dimasa yang akan datang misalnya pada marka kerucut.

4.3.3 Modus Kegagalan Spesimen Polymericfoam Diperkuat Serat TKKS.

Hasil uji tekan statik terhadap polymericfoam yang diperkuat serat TKKS menunjukkan respon yang khas, yaitu terjadinya pergeseran pada dinding rongga. Untuk pembebanan yang berkelanjutan akan mengakibatkan konsentrasi tegangan terhadap bidang dimana keretakan terjadi. Kegagalan dilihat secara makroskopik menunjukkan adanya kegagalan geser seperti ditunjukkan pada gambar 4.3. Universitas Sumatera Utara 45 Gambar 4.3. Model kegagalan polymeric foam yang diperkuat serat TKKS akibat beban tekan statik. Modus kegagalan terhadap polymeric foam yang diperkuat serat TKKS ditandai dengan terbentuknya beberapa rongga membesar yang dominan yang menghasilkan retak secara berkelanjutan. Retak akan terus menjalar saat beban diberikan hingga spesimen patah. Retak diakibatkan karena kurang menyatunya matriks dengan serat. Retak terjadi dipinggir atau sudut pada spesimen sehingga ada yang membentuk sudut 45 . Seperti yang diperlihatkan pada gambar 4.4. Universitas Sumatera Utara Gambar 4.4 Model RetakPatah pada spesimen membentuk sudut 45

4.4 Permodelan Spesimen Uji Melalui Ansys Rel. 5.4

Simulasi menggunakan Ansys Rel. 5.4 dilakukan bertujuan untuk mengetahui distribusi tegangan yang terjadi pada material komposit yang berbahan dasar polymericfoam diperkuat serat TKKS. Simulasi komputer berbasis metoda elemen hingga modelnya dipersiapkan dalam dua tahap, yaitu model solid dan model elemen hingga. Sebelum simulasi elemen hingga dilakukan, Gambar material ini digambar dengan menggunakan autoCAD dan ansys rel. 5.4 Sebelum pembuatan model dilakukan maka dimensi geometri spesimen uji tekan statik aksial harus diketahui terlebih dahulu. Spesimen uji tekan statik dan berdasarkan standar ASTM D 1621 – 00. Geometri spesimen uji tekan ditunjukkan pada gambar 4.5 pada gambar 2D dan 3D melalui AutoCAD. a Universitas Sumatera Utara 37.5 mm 75 mm b Gambar 4.5. Ukuran Spesimen Uji Tekan Aksial 2D dan 3D Penekanan statik aksial ini dilakukan untuk melihat distribusi tegangan pada permukaan material polymericfoam. Posisi material polymericfoam diperkuat serat TKKS terletak di atas terhadap arah pembebanan. Penyelesaian metoda elemen hingga diupayakan semaksimal mungkin untuk menyederhanakan kondisi sebenarnya. Penelitian ini menggunakan pengujian experimental dan simulasi. Sebelum menggambar model dari spesimen uji yang akan disimulasikan, maka terlebih dahulu mendefenisikan Element Type dan Material Properties dari spesimen uji. Hal ini dimaksudkan untuk menginput sifat-sifat material yang disimulasikan pada program ANSYS Rel. 5.4. Beberapa tahap simulasi dapat ditentukan sebagai berikut: 1. Element Type yang dipilih berasal dari elemen padat solid yang digunakan untuk perhitungan struktur yaitu; Type Solid 92. 2. Sifat-sifat material yang diinputkan pada program ANSYS Rel. 5.4 meliputi Constant Isotropic dan orthotropic Material. 3. Untuk keperluan simulasi, model geometri dibuat ½ bagian dari model penuh benda uji yang sebenarnya dalam tiga dimensi, tidak dibuat penuh karena dianggap model mempunyai bentuk yang simetris dan bertujuan Universitas Sumatera Utara agar menghemat memori dan mempersingakat waktu proses. Geometri model yang dibuat dengan memilih bentuk geometri silinder solid pada kotak kerja ANSYS. Bentuk dan dimensinya dikombinasikan sehingga sesuai dengan bentuk perangkat pengujian di laboratorium. Pembuatan model spesimen uji tekan statik aksial dimulai dengan pembuatan model Solid Circular Area seperti ditunjukkan pada gambar 4.6. Gambar 4.6 Kotak Dialog Solid Circular Area Tahap selanjutnya adalah dengan membuat ½ model geometri seperti ditunjukkan pada gambar 4.7. Sebagian model geometri dibuang dengan memilih kotak dialog yang ditunjukkan oleh gambar 4.7 dibawah ini. Universitas Sumatera Utara Gambar 4.7 Kotak Dialog Subtract Areas Model geometri dibuat menjadi bentuk 3 dimensi melalui Extrude Area seperti ditunjukkan pada gambar 4.8. Gambar 4.8 Kotak Dialog Extrude Area Model geometri spesimen untuk simulasi uji tekan statik aksial ditunjukkan pada gambar 4.9. Universitas Sumatera Utara Gambar 4.9 Model Spesimen Uji Tekan Statik Aksial 4.5 Hasil Simulasi uji tekan statik aksial. Sifat-sifat polymeric foam diperkuat serat TKKS yang diperoleh dari hasil uji tekan diinput ke dalam kotak dialog Orthotropik Material Properties yang ditunjukkan pada gambar 4.10. Bila dipilih salah satu dari material-material tersebut maka kotak dialog untuk material akan 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 Gambar 4.11. Ukuran material polymericfoam ketika dimodelkan dengan software AutoCAD dibuat dalam satuan milimeter, sehingga data yang dimasukkan dalam satuan millimeter. • Young’s Modulus, E = 17.22 Mpa • Tegangan maksimum = 0.138 MPa • Massa = 34,91 gr • Mass density, ρ = 0.4210 -6 kgmm 3 Universitas Sumatera Utara 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 42 , 9 . 82792 03491 , mm kg mm kg V m − = = Gambar 4.10 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 0,138 MPa. Input nilai beban tekan tersebut ke dalam menu ANSYS Rel. 5.4 dapat dilihat pada gambar 4.11. Universitas Sumatera Utara Gambar 4.11 Input Nilai Beban Tekan Statik Aksial 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 4.12 s.d. 4.16. Gambar 4.12 Distribusi Tegangan Normal Arah X Spesimen Uji Statik Aksial Dari Gambar. 4.12 dapat dilihat bahwa polymeric foam yang diperkuat serat TKKS memberikan respon tegangan normal hampir di sepanjang sumbu Universitas Sumatera Utara 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 -0,101 MPa tegangan tekan. Ini menandakan bahwa salah satu penyebab kerusakan spesimen uji di sepanjang sumbu aksis arah vertikal adalah akibat tegangan normal arah X. Berdasarkan gambar 4.13 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 -0,100 MPa tegangan tekan. Gambar 4.13 Distribusi Tegangan Normal Arah Y Spesimen Uji Tekan Statik Aksial Gambar 4.14 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. 4.14 Distribusi Tegangan Normal Arah Z Spesimen Uji Tekan Statik Aksial. Tegangan normal maksimum arah Z sekitar -0,237 MPa tegangan tekan. Kegagalan dapat berawal dari puncak spesimen yang terus menjalar hingga bagian dasar spesimen uji. Gambar 4.15 menyajikan distribusi tegangan Von Mises. Secara keseluruhan tegangan maksimum lebih banyak terjadi di dasar spesimen uji dimana spesimen ditumpu. Universitas Sumatera Utara Gambar 4.15 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 0,186 MPa. Perbandingan model retakpatah hasil simulasi numerik dan pengujian dapat dilihat pada gambar. 4.16. Model retakpatah 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. 4.16 Perbandingan Model RetakPatah Hasil Simulasi dan Eksperimen Respon tegangan yang terjadi pada lokasi ini terlihat adanya perbedaan baik besarnya respon maupun bentuk gelombang penjalarannya. Tegangan fungsi waktu diamati pada lokasi permukaan spesimen komposit,yaitu pada lokasi diberinya beban tekan. Dan respon tegangan yang terjadi pada lokasi ini terlihat adanya perbedaan baik besarnya respon ataupun tegangan maksimum yang terjadi. Pada beban tekan statik aksial terjadi 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 servopulser 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 0.186 MPa pada arah beban. Sedangkan tegangan normal dalam arah sumbu X sebesar -0.101 Simulasi Ansys Eksperimen Universitas Sumatera Utara MPa, tegangan normal dalam arah sumbu Y sebesar -0.100 MPa, dan tegangan normal dalam arah sumbu Z sebesar -0.237 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 0.138 MPa sedangkan hasil simulasi menggunakan Ansys Rel. 5.4 menunjukkan tegangan normal pada arah X= -0.101 MPa, arah Y= -0.100 MPa, arah Z= -0.237 MPa dan secara keseluruhan pada VonMises Stress = 0.186 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 marka kerucut, 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. Kemudian distribusi tegangan normal pada material polymericfoam diperkuat serat TKKS ini dapat dibandingkan dengan material baja dan paduan aluminium dengan simulasi ansys rel. 5.4. Karakteristik nilai baja dan paduan aluminium dapat dilihat pada tabel 4.3 Tabel 4.3 Nilai karakteristik bahan aluminium dan baja Bahan Modulus Elastisitas,E GPa Massa Jenis ρ kgm 3 Tegangan maksimum KPa Aluminium 70-79 2600-2800 310-550 Baja 190-210 7850 550-1400 Sumber: Mekanika Bahan,Thimoshenko Universitas Sumatera Utara Gambar 4.17 Isotropic properties material pada aluminium Pada kotak dialog properties material ini berupa bahan paduan aluminium yang mempunyai nilai modulus elastisitas sebesar 79000 MPa dan massa jenis 2.810 -6 kgmm 3 . Beban yang diambil adalah berupa tegangan maksimum yaitu sebesar 55010 -3 . Dan input beban yang diberikan dapat dilihat pada kotak dialog ansys rel. 5.4 gambar 4.18. Gambar 4.18 input nilai beban tegangan maksimum Universitas Sumatera Utara Dari permodelan ansys yang diberikan dapat ditampilkan countour plot penjalaran tegangan maksimum yang terdistribusi pada bahan paduan aluminium yang diberikan. Distribusi tegangan merupakan respon yang terjadi akibat beban statik yang dtunjukkan pada gambar 4.19 sd 4.22. Gambar 4.19 Distribusi Tegangan Normal Arah X bahan aluminium Akibat Statik Aksial. Dari gambar 4.19 dapat dilihat bahwa respon yang diberikan menunjukkan distribusi tegangan menjalar pada bagian dasar material dimana tumpuan diberikan. Penjalaran hanya terjadi didasar tumpuan. Distribusi tegangan maksimum yang terjadi pada arah x sebesar -0.648 MPa. Kegagalan yang terjadi diakibatkan terjadinya pergeseran material sehingga tidak merata distribusi yang diberikan tetapi hanya bagian dasar tumpuan saja yang terdistribusi. Kemudian pada gambar 4.20 dstribusi tegangan maksimum norml arah y terjadi sebesar -0.649 MPa. tegangan yang terjadi sedikit lebih kecil daripada tegangan normal arah X. ini menandakan bahwa respon yang terjadi distribusi hampir merata bagian dasar material dimana tumpuan diberikan. Distribusi tegangan normal arah y dapat dilihat pada gambar 4.20. Universitas Sumatera Utara Gambar 4.20 Distribusi Tegangan Normal Arah Y bahan aluminium Akibat Statik Aksial. Dan pada gambar 4.21 distribusi terus menjalar dibagian dasar material yaitu tumpuan yang terdistribusi secara bergelombang. Kegagalan yang terjadi diakibatkan adanya bending terhadap material yang tidak merata sehingga terjadinya pergeseran. Respon yang terjadi diakibatkan terus menjalar jika beban terus diberikan. Distribusi tegangan normal maksimum arah Z sebesar -0.855 MPa dan dapat dilihat pada gambar 4.21. Universitas Sumatera Utara Gambar 4.21 Distribusi Tegangan Normal Arah Z bahan aluminium Akibat Statik Aksial Gambar 4.22 menunjukkan distribusi tegangan yang terjadi pada VonMises. Secara keseluruhan tegangan maksimum menunjukkan distribusi tersebar lebih banyak pada daerah tumpuan material. Gambar 4.22 Distribusi Tegangan Normal VonMises bahan aluminium Akibat Statik Aksial Universitas Sumatera Utara Tegangan VonMises terdistribusi secara acak yaitu dibagian tumpuan material. Keretakan patah menunjukkan pola yang sama dengan retak pada polymericfoam diperkuat serat TKKS. Tegangan maksimum pada VonMises lebih besar daripada polymericfoam diperkuat serat TKKS yaitu sebesar 0.475 MPa. Ini menandakan kekuatan material logam lebih kuat daripada komposit. Tetapi nilai polymericfoam diperkuat serat TKKS memiliki bahan alternatif baru dan kuat dibandingakan dengan polymericfoam yang tanpa penguat TKKS. Sedangkan bahan baja memiliki nilai modulus elastisitas, massa jenis dan tegangan maksimum sebagai berikut: Nilai modulus elastisitas,E = 210 GPa Massa Jenis = 7850 kgm 3 Tegangan maksimum = 1400 kPa Properties material pada kotak dialog ansys dapat dilihat pada gambar 4.23. Gambar 4.23 Isotropic Properties Material Pada Baja Pada kotak dialog properties material ini berupa bahan baja yang mempunyai nilai modulus elastisitas sebesar 210000 MPa dan massa jenis 7.8510 -6 kgmm 3 . Beban yang diambil adalah berupa tegangan maksimum yaitu sebesar 140010 -3 . Dan input beban yang diberikan dapat dilihat pada kotak dialog ansys rel. 5.4 pada gambar 4.24. Universitas Sumatera Utara Gambar 4.24 Input Nilai Beban Tegangan Maksimum Dari permodelan ansys yang diberikan dapat ditampilkan countour plot penjalaran tegangan maksimum yang terdistribusi pada bahan baja yang diberikan. Distribusi tegangan merupakan respon yang terjadi akibat beban statik yang dtunjukkan pada gambar 4.25 sd 4.28. Gambar 4.25 Distribusi Tegangan Normal Arah X bahan baja Akibat Statik Aksial. Pada gambar 4.25 distribusi tegangan yang terjadi menjalar dibagian dasar material. Distribsi tegangan maksimum arah X bahan baja akibat statik terjadi sebesar -1.623 MPa. Kegagalan yang terjadi saat diberikan beban secara Universitas Sumatera Utara terus menerus hingga penjalaran tersebar secara merata. Model kegagalan ini diakibatkan dari titik yang berbeda. Dari gambar 4.26 distribusi tegangan maksimum yang terjadi dengan arah normal Y sebesar -1.624 MPa. Tegangan pada arah Y sedikit lebih kecil daripada tegangan arah X. Distribusi pada arah Y tersebar menjalar dibagian dasar material dari titik yang berbeda. Distribusi tegangan arah Y dapat dilihat pada gambar 4.26. Gambar 4.26 Distribusi Tegangan Normal Arah Y bahan baja Akibat Statik Aksial. Dan pada gambar 4.27 menunjukkan distribusi tegangan arah Z akibat statik aksial yaitu kegagalan berawal dari titik puncak yang terus menjalar akibat statik aksial dan juga terjadi bagian dasar material. Distribusi tegangan maksimum arah Z terjadi sebesar -1.653 MPa. Modus kegagalan berawal dari titik yang berbeda. Gambar distribusi tegangan arah Z dapat dilihat pada gambar 4.27. Universitas Sumatera Utara Gambar 4.27 Distribusi Tegangan Normal Arah Z bahan baja Akibat Statik Aksial Pada VonMises distribusi terjadi secara keseluruhan.Distribusi tersebar disebagian dasar material.gambar VonMises dapat dilihat pada gambar 4.28. Gambar 4.28 Distribusi Tegangan Normal VonMises bahan baja Akibat Statik Aksial. Universitas Sumatera Utara Nilai tegangan maksimum yang dihasilkan melalui VonMises sebesar 1.525 MPa. Penjalaran terus berjalan dibagian dasar material dari masing – masing titik yang berbeda. Ini menunjukkan respon yang diberikan saat pemberian beban secara berkesinambungan sehingga distribusi tidak terjadi keretakan secara berlebihan atau keseluruhan. Untuk lebih jelas secara detail tegangan maksimum yang terjadi melalui simulasi numerik dapat dilihat pada tabel 4.4 Tabel 4.4 Distribusi Tegangan Melalui Simulasi Numerik Bahan Distribusi teg.maks. arah X MPa Distribusi teg.maks. arah Y MPa Distribusi teg.maks. arah Z MPa Distribusi teg.maks. VonMises MPa Polymericfoam+ TKKS -0.101 -0.100 -0.237 0.186 Aluminium -0.648 -0.649 -0.855 0.475 Baja -1.623 -1.624 -1.653 1.525 Dari hasil yang diperoleh bahwa distribusi tegangan maksimum VonMises melalui simulasi ansys rel. 5.4 terdapat pada bahan baja sebesar 1.525 MPa dibandingkan dengan bahan polymericfoam+TKKS dan aluminium sebesar 0.186 MPa dan 0.475 MPa. Perbedaan ini diakibatkan pada jenis material, nilai modulus elastsitas, massa jenis dan tegangan maksimum yang diperoleh. Baja dan aluminium merupakan bahan logam dimana modulus elastisitasnya lebih besar dari polymericfoam+TKKS. Sehingga menyebabkan nilai logam ini lebih kuat. Akan tetapi logam ini bahan yang cepat berkarat atau korosi. Pada penelitian ini,penulis ingin membandingkan antara nilai logam dengan komposit. Dan ternyata perbandingan nilai komposit tidak jauh berbeda. Komposit merupakan bahan baru dari polymericfoam+TKKS yang nantinya dapat digantikan sebagai fungsi logam dan dapat digunakan untuk pembuatan produk salah satu bahan utamanya adalah marka kerucut lalu lintas. Karena bahan polymericfoam diperkuat serat TKKS selain kuat juga tahan korosi, biaya yang rendahakantetapiringan. Universitas Sumatera Utara

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan Dari pengujian tekan statik terhadap polymeric foam yang diperkuat serat

TKKS diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1. Hasil pengujian tekan static menunjukkan beberapa respon material polymericfoam diperkuat serat TKKS seperti modulus elastisitas,tegangan tekan elastic dan tegangan patah.Respon dapat diketahui dari kurva hubungan tegangan – regangan polymericfoam diperkuat serat TKKS. Tegangan maksimum tekan elastic dicapai sebesar 0.1011 MPa dengan regangan 0.00586667 sehingga nilai modulus elastisitas didapat 17.22 MPa . 2. Kegagalan secara makroskopik terhadap polymericfoam diperkuat serat TKKS ditandai adanya daaerah lipatan dipermukaan spesimen.Model kegagalan terjadi secara vertical dimana spesimen terbelah menjadi beberapa bagian. Kegagalan polymericfoam diperkuat serat TKKS menunjukkan kegagalan geser karena sudut patah atau retak 45 pada arah beban. Dan tegangan maksimum yang terjadi pada keretakan material sebesar ± 0.138 MPa akibat beban tekan statik aksial. 3. Tegangan maksimum didapat dari hasil simulasi melalui software Ansys Rel. 5.4 yaitu tegangan maksimum arah sumbu X sekitar - 0.08085 MPa pada arah beban. Tegangan maksimum terjadi di bagian dasar dan terus menyebar di sepanjang sumbu aksis spesimen uji. Sedangkan respon distribusi tegangan normal arah Y lebih kecil dibandingkan dengan tegangan normal arah X. Tegangan normal Universitas Sumatera Utara