TUGAS JURNAL 1

 

     Nama               : FATHONI

     NPM                : 22417233

     Kelas               : 3IC05

MATA KULIAH METODOLOGI PENELITIAN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS GUNADARMA

KALIMALANG

2019

The Terputus-putus Carbon Fiber Composite: Sebuah Tinjauan Karakteristik Kerusakan

                                             

Jefri Bale

Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Sains Dan Teknik, Universitas Nusa Cendana Jl. Adisucipto, Penfui-Kupang NTT, Indonesia

Surel : jefri.semuel@gmail.com

METODOLOGI PENELITIAN

 Bahan

Dalam studi ini, kami terutama difokuskan pada terputus-putus (bentuk chip) serat karbon sebagai penguat dan epoxy bekerja sebagai matriks yang dikenal sebagai bahan Hexcel. Secara umum, tumpukan acak chip kemudian ditekan dibentuk dan memiliki kandungan serat sekitar 57% volume dan diproduksi kepadatan materi dari 1,55 g / m3.

Test Set Up

Sebelum melakukan kerusakan analisis, bahan DCFC diuji di bawah kondisi statis dan kelelahan pemuatan untuk menentukan sifat mekanik dan penampilan kerusakan. Kemudian, analisis telah dilakukan untuk mengevaluasi perilaku kerusakan yang terjadi selama kerusakan statis dan uji kelelahan dan bagaimana akumulasi seluruh spesimen.

HASIL DAN PEMBAHASAN (BERDASARKAN STUDI KASUS) 

Mekanikal dan Kerusakan Karakteristik

Beberapa penelitian sebelumnya telah dilakukan yang difokuskan pada analisis mekanik dan kerusakan DCFC.

Boursier dan Lopez, 2010 diselidiki inisiasi kegagalan dan efek cacat pada struktur terputus-putus serat karbon komposit. Ditemukan bahwa DFC relatif tidak sensitif terhadap jenis dan ukuran cacat yang mempengaruhi dari pada komposit serat kontinyu (CFC) dan juga awal tidak berkorelasi beban kegagalan atau memberikan indikasi yang baik dari lokasi kegagalan akhir. Gbr.2 bawah ini menunjukkan hasil eksperimen yang menunjukkan perilaku materi DFC.

Gambar. 2 Kegagalan dan sensitif dari DCFC (Boursier dan Lopez, 2010)

Beberapa penelitian tentang perilaku mekanik terputus komposit serat karbon juga dilakukan oleh Ferabolli et.al (2009, 2010). Dalam penelitian mereka tentang karakterisasi DFC untuk aplikasi Aerospace, dimensi chip 50 mm dan 8 mm lebar memberikan kompromi yang baik antara kinerja mekanik dan kemampuan manufaktur. Hasil uji tarik menunjukkan bahwa kegagalan DFC adalah kombinasi dari dua mode kegagalan: retak yang disebabkan pemisahan sepanjang permukaan yang tegak lurus terhadap sumbu chip yang dan delaminasi disebabkan pemisahan sepanjang ketebalan yang sejajar dengan panjang.

kekuatan tarik yang menunjukkan perilaku yang berbeda dari laminasi fiber terus menerus. kekuatan lentur dari DFC adalah yang tertinggi, diikuti oleh tekan, dan kemudian tarik kekuatan yang kuasi-isotropik terus menerus selalu memiliki kuat tekan terendah, tarik dan kekuatan lentur biasanya lebih dekat bersama-sama. Ini kekuatan statis DFC sangat dipengaruhi oleh panjang serat / Chip. Gbr.3 bawah ini menunjukkan hasil kekuatan statis yang berbeda dari DFC sebagai fungsi dari panjang serat.

Gambar. 3 Ultimate kekuatan DCFC untuk jenis beban yang berbeda (Ferabolli et.al, 2009)

Pengaruh kondisi spesimen (dengan dan tanpa lubang) pada perilaku tarik elastis dan kegagalan responsetor bahan DFC ini juga diteliti oleh Feraboli et.al, 2009. Untuk spesimen Unnotched, di bawah beban tarik, spesimen gagal dalam kombinasi chip disbonding (matriks geser antara chip) dan kegagalan serat seperti yang ditunjukkan pada Gbr.4.

Gambar. 5 Kegagalan di bagian bruto (Ferabolli et.al, 2009)

Untuk spesimen lubang terbuka DCFC, akibat beban tarik, perilaku kegagalan menunjukkan perilaku kegagalan yang berbeda dibandingkan dengan material komposit pada umumnya. Specimen

menunjukkan perilaku tidak sensitif karena kondisi lubang terbuka. Kegagalan spesimen terjadi di daerah bruto permukaan untuk tes tertentu dengan spesimen lubang kecil (Gbr.5). Hasil ini juga mengkonfirmasi bahwa kekuatan DCFC ini tidak menurun dengan kehadiran lubang (Gbr.6).

Gambar. 6 Variasi kekuatan kedudukan dengan diameter lubang (Ferabolli et.al, 2009)

Perilaku ini jarang sensitif lubang DCFC mungkin karena konsentrasi tegangan internal yang timbul dari sifat heterogen meso-struktur (Qian et.al, 2011 dan Bale, 2014). Dalam rangka untuk mengisolasi efek dari internal stressconcentration from     itu konsentrasi tegangan geometris dari lubang, lubang konstan untuk rasio lebar diperlukan untuk memastikan kerusakan di tepi lubang, menghasilkan tren lebih dibedakan. Lubang penting untuk ambang batas rasio lebar untuk bahan DCFC ditemukan antara 0,25 dan 0,375 (Qian et.al, 2011). Menurut Bale, 2014, Selama siklus kelelahan pertama, terjadi peningkatan pesat Secara dini

kerusakan evolusi (peningkatan rata-rata sekitar 10% selama pertama 20% dari umur kelelahan). Setelah itu, kerusakan meningkat perlahan-lahan sampai menjadi dekat dengan kegagalan akhir. Untuk yang terakhir 5% dari umur kelelahan kerusakan meningkat tiba-tiba dan sangat sebagai konsekuensi dari bencana kegagalan akhir. evolusi kerusakan menunjukkan bahwa ada tiga tahap evolusi kerusakan spesimen DCFC. matriks mikro awal retak pertumbuhan kerusakan matriks retak, Chip / matriks debonding dan chip yang retak menjadi stabil. Pada tahap ketiga, Chip kerusakan terjadi dan yang menyebabkan pemisahan sepanjang ketebalan sampai kegagalan akhir.

Non pengujian destruktif (NDT) pengamatan karakteristik kerusakan

        Banyak metode telah diaplikasikan untuk monitoring dan mengamati mekanisme

kerusakan material komposit yang diperparah oleh kenyataan bahwa kerusakan tidak

terlihat dengan mata telanjang dan dapat terjadi dalam berbagai bentuk. Mengenai 

keamanan eksploitasi struktur bagian dibuat komposit, yang paling penting adalah 

karakteristik, menggambarkan penampilan dan pertumbuhan retak di bawah pengaruh 

beban statis dan dinamis. Pemantauan dan diagnosis dari struktur kompleks dalam 

operasi, membutuhkan penerapan destruktif, metode non contactless.

Pengamatan perilaku kerusakan DCFC disampaikan oleh Feraboli et.al, 2010 menggunakan ultrasonik c-scan, Bale et.al, 2013 menggunakan termografi, Obligasi et.al, 2010 dan Feraboli et.al, 2009 dengan korelasi citra digital ( DIC). Sebagai hasil dari ultrasonik c-scan, pengamatan menunjukkan bahwa DCFC materi pameran perilaku sensitif kedudukan karena sub struktur heterogen material. Selama uji tarik, ultrasonik c-scan menunjukkan bahwa penampilan hot spot berhubungan dengan makro-void, daerah yang kaya resin, di mana ditandai dengan konten volume yang rendah serat. Hot spot tumbuh jauh dari lubang, dan akhirnya menyebabkan gagal di bagian kotor seperti yang diilustrasikan pada Gambar. 7.

Dengan menggunakan pendekatan yang sama dari metode NDT termografi, Bale et.al, 2013 ditemukan hasil pengamatan perilaku kerusakan material DCFC. Evolusi

suhu muncul, menurut dua tahap. Pada bagian pertama, peningkatan kecil dalam variasi suhu mungkin karena mekanisme cacat mikro yang mulai muncul selama tes. Mekanisme cacat mikro ini juga sebagai dikenal sebagai delta-T tempat memiliki ciri-ciri seperti kilatan cahaya dan terlihat selama beberapa detik hanya dengan cara kamera IR. Pada bagian kedua, peningkatan utama suhu mencapai pada titik tertinggi yang sesuai dengan pecah yang bisa dilihat dengan mata telanjang. Selama periode ini ketika mendekati kegagalan, karakteristik suara melanggar juga dapat didengar.

Gambar. 7 pencitraan ultrasonik hingga kegagalan untuk spesimen DCFC dengan lubang (Ferabolli et.al, 2009)

Semua tempat delta-T dengan intensitas yang berbeda dan lokasi tidak tumbuh secara signifikan selama tes untuk spesimen tanpa lubang. Kehadiran beberapa delta-T bisa mungkin untuk menunjukkan daerah kegagalan akhir, yang ada dan berkonsentrasi di wilayah daerah gagal. Sementara itu, sebagaicacat mikro awal yang terdeteksi oleh kamera IR, bintik-bintik delta-T ini tidak menunjukkan sebagai awal dari propagasi kerusakan atau kondisi awal kerusakan makro. Selanjutnya, delta-T tempat yang terletak di tepi spesimen bisa menjadi kemungkinan cacat mikro khas lain karena proses pemotongan spesimen. Sebelumnya oleh Penyu et.al, 2010, penyelidikan serupa ini menggunakan mikroskop optik menyimpulkan bahwa sebagian besar retak terdeteksi di tepi dengan pengamatan optik dapat menginduksi cacat mikroskopis.

    karena spesimen lebih mudah untuk retak awal karena proses pemotongan.

Gambar termografi untuk spesimen DCFC direkam oleh kamera IR pada saat tes ditunjukkan pada Gambar. 8.

Sebuah Digital Image Correlation (DIC) digunakan untuk memantau perkembangan regangan penuh bidang diskontinyu serat karbon komposit dibawah beban tarik statis dalam spesimen kedudukan melingkar dibawah beban tarik (Obligasi et.al, 2010 dan Ferabolli, 2009). Kedua hasil jelas menunjukkan bahwa konsentrasi regangan yang lebih besar ( 'A') terjadi jauh dari takik atau dapat dicatat bahwa DCFC memiliki distribusi regangan kompleks pada permukaan spesimen yang berhubungan dengan perilaku tidak sensitif karena adanya kedudukan melingkar, seperti yang terlihat pada Gambar. 9.

   pengukuran DCFC dengan rata-rata bidang penuh nilai-nilai regangan dibandingkan dengan strain gage (Ferabolli et.al, 2009). Hal ini dapat dicatat bahwa, metode NDT ultrasonik c-scan, termografi dan korelasi citra digital dapat digunakan untuk mencirikan perilaku kerusakan material DCFC dalam hal deteksi kerusakan dini dan tidak sensitif karena kehadiran lubang.

KESIMPULAN

Secara singkat, bahan DCFC menunjukkan variasi permukaan yang berbeda regangan sebagai hasil dari seluruh mendasari laminasi meso-struktur, yang pada gilirannya berarti bahwa orientasi chip melalui seluruh ketebalan spesimen menentukan perilaku ketegangan permukaan (Ferabolli et.al, 2009).

NDT pengamatan ultrasonik c-scan, termografi dan digital image korelasi acara berhasil mendeteksi dari penampilan dan penyebaran kerusakan material DCFC.

PENGAKUAN

Karya ini secara finansial didukung oleh PSA Peugeot Citroën di Perancis sebagai proyek kolaborasi dengan Leme laboratorium University of Paris Ouest Nanterre-La Défense.

REFERENSI

[1]        AM Waas, AJ Hyun, dan AR Khamseh, "kegagalan tekan dari berlekuk laminasi komposit uniply", Komposit Bagian B 29B., Hlm. 75-80, 1998.

[2]        B. Boursier, "kemungkinan Baru dengan HexMC, kinerja tinggi molding senyawa", konferensi 22 SAMPE Eropa, Maret 2001.

[3]        LT Harper, "Terputus-putus komposit serat karbon untuk aplikasi otomotif", Tesis diserahkan ke Universitas Nottingham untuk tingkat Doctor of Philosophy, 2006.

[4]        M. Turtle, T. shifman dan B. Boursier, Penyederhanaan sertifikasi terputus bentuk material komposit struktur pesawat utama, Hexcel Penelitian dan Technology.2010. http://www.hexcel.com

[5]        C. Bathias, "Sebuah sudut pandang teknik tentang kelelahan material komposit plymer matrix", International Journal Kelelahan 28. pp. 1094-1099, 2006

[6]        B. Boursier dan A. Lopez, "inisiasi Kegagalan dan efek cacat instructural komposit serat terputus", Hexcel Riset dan Teknologi, 2010. [online]. tersedia:http://www.hexcel.com.

[7]        P. Feraboli, E. Peitso, F. Deleo, T. Cleveland, M. Graves, dan P. Stickler, "Karakterisasi karbon terputus sistem serat / epoxy berbasis prepeg", Journal Penguatan Plastik Komposit, diterima untuk diterbitkan. 2009.

[8]        P. Feraboli, E. Peitso, T. Cleveland, P. Stickler B, CJ Halpin, "perilaku berkumai berbasis prepeg karbon terputus-putus