Modelling impak pada panel bahan komposit dengan metode elemen hingga

SAPUTRA, Hadi, Ir. Heru Santoso Budi Rochardjo, M.Eng., Ph.D

2008 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Pembuatan bahan komposit biasa dilakukan dengan cara trial and error. Metode elemen hingga merupakan metode yang mampu mengoptimalkan proses pembuatan bahan komposit. Formulasi metode elemen hingga yang efisien untuk simulasi kasus high speed impak adalah explicit dynamic formulation. Tujuan penelitian ini untuk melakukan modeling impak pada panel bahan komposit dengan metode elemen hingga sebagai bagian dari preprototyping bahan komposit tahan impak. Proses simulasi impak pada panel bahan komposit dengan formulasi tersebut dilakukan dengan software komersial ABAQUS 6.7, dengan cara memvariasikan kecepatan impaktornya,(200, 400, 600, 800, 900, dan 1000 m/s), geometri impaktornya, yaitu cone dan blunt, modulus elastisitas lamina bahan komposit, arah seratnya yaitu symmetric cross plies dan symmetric angle plies, dan ketebalannya, 4, 6, 10 lapis. Hasil penelitian menunjukkan simulasi impak pada panel bahan komposit dengan software ini terbukti baik, pengaruh peningkatan kecepatan impaktor baik blunt maupun cone, menunjukkan peningkatan tegangan Von Misses pada bahan komposit dengan besar rerata 2.41% (pada 200-400 m/s), 1.59% (pada 400-600 m/s), 1.28% (600-800 m/s), 1.20% (800-1000 m/s). Impaktor tipe cone A dengan area kontak terkecil memiliki kemampuan penetrasi terbaik dibandingkan cone tipe B dengan area kontak terbesar maupun blunt dengan area kontak diantara keduanya. Bahan komposit dengan susunan symmetric angle plies cenderung memiliki kemampuan lebih baik dalam menahan impak dibandingkan susunan symmetric cross plies.

Generally manufacturing of composite materials is performed using trial and error method.The finite element method show the capability to optimize that process.The efficient formulation for simulating high speed impact usually uses explicit dynamic method. The purpose of this research is modelling impact loading on composite panel using finite element method as a part of preprototyping impact resistant composite material. The process of impact simulation on composite panel using explicit dynamic formulation can be done using commercial ABASQUS 6.7. software, that done with variation on impactor velocity (200, 400, 600, 800, 900, and 1000 m/s), impactor geometry likes cone and blunt, Elasticity modully of lamina composite materials, the direction of fiber as symmetric cross plies and symmetric angle plies, and the thickness, 4, 6, 10 plies. The result showed that impact simulation on composite panel using this software can be performed well, the influence of impactor velocity shows increased the Von Misses Stress with average value 2.41% (in 200-400 m/s), 1.59% (in 400-600 m/s), 1.28% (in 600-800 m/s), 1.20% (in 800-1000m/s). Cone A type with the smallest area of contact have the best capability to penetrated compared with B type and blunt type. Symmetric angle plies have better impact resistant compared with symmetric cross plies.

Kata Kunci : Metoda elemen hingga, komposit, Finite element, composite, impact modelling