Pengaruh Geometri Inklusi Terhadap Distribusi Tegangan Pada Material Komposit


Penelitian ini berupa penelitian yang bersifat mikroscale atau berbasis pada pemodelan di laboratorium. Model finite element terdiri dari tiga elemen, yaitu mortar, inklusi (agregat), dan ITZ. Pemodelan finite element menggunakan bantuan software Strand7. Untuk analisis FEM, pengaruh non-linier material dan failure criteria untuk mortar dievaluasi. Perilaku inklusi atau agregat didasarkan pada perilaku material linier, failure criteria inklusi tidak dievaluasi karena memiliki kuat tekan yang sangat tinggi. Perilaku ITZ didasarkan pada perilaku material linier dan failure criteria ITZ juga dievaluasi. Non-linearitas geometri tidak termasuk dalam penelitian ini. Hasil dari analisis Strand7 adalah respon load-displacement, dan stress distributions pada spesimen. Hasil analisis Strand7 didampingi dengan pengujian laboratorium untuk alat validasi serta pengamatan visual.

4

Terdapat 6 varian benda uji dengan dimensi inklusi yang berbeda-beda seperti pada gambar diatas. Masing-masing benda uji memiliki dimensi 10 x 10 x 5 cm.

5

Pada setup pengujian studi eksperimental di laboratorium, dipasang teflon di sisi atas dan bawah dari benda uji dan dipasang 2 buah LVDT untuk membaca displacement yang terjadi.

6
Model analisa Strand7 menggunakan model mortar berukuran 100 x 100 mm dan berupa model 2D. Model terdiri dari tiga komponen, yaitu mortar dengan perilaku non linier, inklusi dengan perilaku linier, dan ITZ dengan perilaku linier. Model FEM dimodelkan sesuai dengan spesimen untuk ekperimental. Penyesuaian dilakukan baik dari properties dan perilaku material, serta pengujian spesimen. Dalam hal penyesuaian pengujian spesimen, maka beban yang diberikan pada model FEM diasumsikan sebagai beban displacement. Dengan penggunaan displacement control maka spesimen dipaksa memiliki perpindahan yang sama, sesuai dengan penggunaan pelat pada spesimen saat pengujian eksperimental. Pembebanan spesimen saat uji eksperimental dilakukan secara bertahap hingga spesimen fail.

7

Pola retak untuk semua spesimen kecuali spesimen dengan inklusi segitiga mengikuti pola yang sama, yaitu columnar. Spesimen dengan inklusi segitiga mengalami pola retak yang berbeda sendiri karena adanya pengaruh geser yang terjadi pada interface di permukaan miring inklusi, sehingga pola retak yang seharusnya columnar disebarkan ke kedua sisi ujung inklusi.