Satu mulut sejuta kata

We just have a mouth that can say a million words, so don't tell a lie

Satu mulut sejuta kata header image 2

Perilaku Mikromekanik (bagian kedua)

May 18th, 2009 · No Comments

Penjabaran vxy

Rasio Poisson utama vxy, dapat diperoleh dengan menggunakan pendekatan yang serupa dengan analisa untuk Ex. Rasio Poisson utama didefinisikan sebagai:

vxy = – (Epsilony/Epsilonx) …………. (15)

untuk tegangan baku Sigmax = Sigma dan semua tegangan-tegangan lain sama dengan nol. Deformasi diperlihatkan pada gambar 8. Deformasi transversal delta W adalah:

deltaW = – W . Epsilony = W . vxy . Epsilonx ……….. (16)

Tetapi dapa juga dituliskan deltaW = deltam . W + deltaf . W ……… (17)


Gambar 8. Deformasi transversal pada komposit dengan pembebanan aksial arah x

Dalam lingkup analisa untuk modulus elastisitas transversal, Ey, deformasi deltam.W dan deltaf.W didekati dengan

deltam . W = W . Vm . vm . Epsilonx dan deltaf . W = W . Vf . vf . Epsilonx ….. (18)

sehingga kombinasi dari persamaan-persamaan diatas dibagi dengan Epsilonx.W didapatkan

vxy = Vm.vm + Vf.vf ……….. (19)

Inilah aturan untuk rasio Poissom utama dan digambarkan dalam grafik yang serupa dengan Epsilonx pada gamabar 9. Terlihat jelas, jika vm = vf = v, maka vxy = vm = vf = v

Gambar 9. Variasi vxy dengan fraksi volume serat

Penjabaran Gxy

Modulus geser sebidang dari suatu lamina, Gxy, dijelaskan dalam pendekatan mekanika bahan dengan asumsi dimana tegangan geser pada serat dan matrik adalah sama. Beban ditunjukkan pada gambar 10, dengan asumsi regangan geser :

Gammam = Tau/Gm dan Gammaf = Tau/Gf ………… (20)

Gambar 10. Penggambaran unsur volume dalam pembebanan geser

Perilaku ini dikhususkan untuk kondisi linier, yang non-linier diabaikan. Deformasi yang terjadi diperlihatkan pada gambar 11, dimana total deformasi geser didefinisikan sebagai:

delta = Gamma . W …… (21) juga dapat ditulis delta = deltam + deltaf ….. (22) dimana

deltam = Vm . W . Gammam dan deltaf = Vf . W . Gammaf ……. (23)

Gambar 11. Deformasi geser

Bila persamaan-persamaan tersebut digabung dan dibagi dengan W akan didapatkan

Gamma = Vm . Gammam + Vf . Gammaf …….. (24)

Dan bila kita gunakan persamaan (20) maka diperoleh Gamma = Tau/Gxy sehingga persamaan (24) dapat dituliskan sebagai berikut:

Tau/Gxy = Vm . (Tau/Gm) + Vf . (Tau/Gf) ……….. (25)

Akhirnya didapat:

Gxy­ = (Gm . Gf)/(Vm . Gf + Vf . Gm) ………… (26)

Dimana sama dengan yang diperlihatkan dari modulus elastisitas transversal, Ey. Seperti halnya Ey, Gxy dapat dinormalisasikan terhadap modulus matrik sehingga:

(Gxy/Gm) = 1/(Vm + Vf (Gm/Gf)) …………… (27)

Dari hal tersebut dapat disimpulkan, hanya bila volume serat lebih besar dari 50% dari total volume maka Gxy meningkat dua kali lipat dari Gm meskipun perbandingan Gf/Gm = 10!. 😎

Akhir kata, penelitian terus dilanjutkan dengan berbagai rasio serat dan matrik untuk mendapatkan kekuatan yang sesuai dengan aplikasi yang dibutuhkan. Penemuan serat-serat baru yang mempunyai kekuatan lebih dari 1000 kali kekuatan matrik menjadikan penelitian fraksi volume serat dan matrik pada komposit semakin menarik.

Contoh penelitian berbasis fraksi volume serat:

The effect of fiber volume fraction and aspect ratio on the creation of internal stress in the matrix and deformation for short-fiber shape memory alloy composite

 

Smart Mater. Struct. 15 33-40 2006

 

 

Go Murasawa1,3, Keiichiro Tohgo2 and Hitoshi Ishii2
1 Department of Mechanical Engineering, Yamagata University, 4-3-16, Jonan, Yonezawa, Yamagata 992-8510, Japan
2 Department of Mechanical Engineering, Shizuoka University, Hamamatsu 432-8561, Japan
3 Author to whom any correspondence should be addressed
E-mail: murasawa@yz.yamagata-u.ac.jp

Abstract. In recent years, some researchers have studied about shape memory alloy composites (SMACs) which consist of a shape memory alloy (SMA) reinforcement and polymer or metal matrix. In particular, considerable attention has been paid to the creation of internal stress in a matrix of SMAC. Internal stress in a matrix can be created when a deformed SMA fiber recovers its original shape in a composite. On the other hand, deformation of the composite appears when internal stress is created in matrix. Therefore, an interaction exists between the creation of internal stress in the matrix and deformation of the composite. The main purpose of the present research is to investigate the effect of fiber volume fraction and aspect ratio (l/d: length divided by diameter of fiber) on the creation of internal stress in the matrix and deformation for a short-fiber SMA reinforced composite (S-SMAC) under thermal loadings. In the present paper, a constitutive relation of S-SMAC is proposed on the basis of the shear-lag model. Then, the effects of fiber volume fraction and aspect ratio on the creation of internal stress in the matrix and deformation of the composite are investigated by using the proposed constitutive relation for S-SMAC under thermal loadings. The main conclusions are as follows: composite shrinkage and compressive residual stress in the matrix increase with increasing aspect ratio and fiber volume fraction after heating. Also, the composite strain history and residual stress history in the matrix are different according to the fiber volume fraction and aspect ratio during heating. The change of aspect ratio has a small effect on the creation of internal stress in the matrix and deformation of the composite. The performances of S-SMAC come close to that of long-fiber SMA reinforced composite (L-SMAC) when the aspect ratio is >25. Also, residual stresses in the fiber and matrix before heating influence the creation of internal stress in the matrix and deformation of the composite during heating.

Pengaruh fraksi volume serat terhadap umur lelah woven roving/polyester composite

Jurnal Teknik Mesin Universitas Udayana Vol. 2 No. 1, Juni 2007 (7 – 13)

I Made Astika

E-mail: imdastika@yahoo.com

Abstrak

Dalam mengatur sumber alam dan penghematan energi, pengurangan berat menjadi fokus utama pada produsen automobil. Pengurangan berat ini dapat dilakukan dengan pemilihan/penggunaan material yang lebih baik, optimalisasi desain dan proses manufaktur yang lebih baik. Pegas daun (leaf spring) merupakan salah satu komponen yang sangat potensial untuk dikurangi beratnya sehingga memberikan kontribusi terhadap pengurangan berat kendaraan khususnya pada jenis kendaraan ringan seperti kendaraan dengan tenaga surya. Material yang digunakan untuk menggantikan baja adalah komposit. Penggunaan komposit mempunyai keuntungan antara lain ringan, tahan korosi, umur lelah panjang dan memiliki sifat elastisitas yang tinggi. Pegas daun dalam aplikasinya akan mengalami beban dinamis. Beban yang berulang-ulang dengan frekwensi tertentu ini akan menyebabkan terjadinya kerusakan pada material komposit seperti terjadinya retak, delaminasi dan patah. Jenis kerusakan dari material yang digunakan pada suatu peralatan perlu diperhatikan agar dalam penggunaannya tidak terjadi kegagalan material yang dapat mengakibatkan kecelakaan fatal. Material uji adalah komposit dengan bentuk kontruksi serat Woven Roving dengan matrik Yukalac 157 BQTN-EX. Perbandingan volume antara matrik dan serat adalah 60:40, 68:32 dan 76:24. Proses pembuatan komposit dengan teknik press hand lay-up. Jenis pengujian yang dilakukan adalah uji tarik dan uji fatik.Dari hasil penelitian terlihat bahwa bertambahnya fraksi volume serat dalam komposit menyebabkan naiknya umur lelah, seperti terlihat pada kurva S-N. Mode kegagalan lelah yang teramati secara makro adalah lepasnya serat dengan matrik (debonding), retaknya matrik (matrik cracking), terpisahnya lamina (delaminasi) dan patah serat (fiber breaking). Kombinasi dari mode kegagalan tersebut sangat berperan dalam kegagalan lelah bahan komposit dimana terjadi penurunan kekuatan dan kekakuan.

by Ellyawan

Tags: Komposit

0 responses so far ↓

  • There are no comments yet...Kick things off by filling out the form below.

Leave a Comment