Computer File
Model masalah cabut-serat nylon 600 tertanam dalam matriks sementitis yang mengalami fraktur = A model on the pull-out problem of embedded nylon 600 in a fractured cementitious matrix
Perilaku antar muka dan transfer tegangan antara serat dan matriks sementitis memiliki peranan penting dalam menentukan keseluruhan sifat-sifat komposit, menyeleksi unsur-unsur pokok dalam komposit, dan memprediksi kegagalan struktur komposit yang diimplementasikan dalam uji cabut-serat. Beberapa penelitian terdahulu memperlihatkan bahwa berbagai jenis pemodelan dilakukan untuk merepresentasikan proses cabut-serat, antara lain model analitis, model berbasis mekanika fraktur, dan model mikrofraktural. Model-model cabut-serat terdahulu sebagian besar mengimplementasikan serat baja dan bekerjanya tegangan geser dan tegangan geser-gesek di sepanjang zona terlepas, serta mengabaikan pengaruh angka Poisson. Belum ada peneliti yang memberikan pendekatan panjang retak stabil di dalam matriks Fenomena menarik yang terjadi pada peristiwa cabut-serat adalah fenomena fraktur. Untuk itu, perlu disusun suatu model yang benar-benar mampu merepresentasikan fenomena fraktur yang terjadi selama berlangsungnya proses cabut-serat. Dalam disertasi ini, beberapa aspek penting yang menjadi kajian meliputi: (1) Kapasitas fraktur (fracture capacity) dari serat tertanam adalah merupakan fungsi dari angka Poisson serat, (2) Terjadinya beberapa tahapan dalam proses cabut-serat dan cabut-serat fraktur, (3) Terjadinya fenomena ‘bergerigi’ pada bagian kurva pengerasan-regangan pada relasi beban-perpindahan (P-d) maupun tegangan-regangan (s-e) selama berlangsungnya proses cabut-serat, dan (4) Terjadinya fenomena proses fraktur tak stabil dan proses fraktur stabil dalam proses cabut serat. Seluruh rangkaian disertasi ini diawali dengan telaah pustaka yang dilanjutkan dengan kegiatan eksperimental. Selanjutnya, pemodelan teoritis dilakukan atas dasar hasil pengamatan pada uji eksperimental cabut-serat dan cabut-serat fraktur. Pemodelan teoritis diformulasikan dan dipakai sebagai dasar pemodelan komputer. Dengan demikian, disertasi ini menghasilkan sebuah model komprehensif untuk masalah cabut-serat nylon 600 tertanam dalam matriks sementitis yang mengalami fraktur. Model dalam disertasi ini terdiri dari model cabut-serat dan model cabut-serat fraktur. Pengamatan atas hasil uji eksperimental menunjukkan bahwa serat nylon memiliki tegangan tarik maksimum rerata sebesar 1471.21 MPa, regangan maksimum rerata sebesar 0.89, perpanjangan maksimum rerata sebesar 84.11%, dan beban tarik maksimum rerata sebesar 1398.13 N. Serat nylon memperlihatkan fenomena ‘bergerigi’ pada relasi beban-perpindahan (P-d) maupun tegangan-regangan (s-e) yang disebabkan terjadinya perpanjangan titik leleh dan adanya sifat viskusitas serat nylon. Pada nilai regangan kritis serat nylon sebesar 29.0=e, akan tercapai nilai angka Poisson kritis sebesar47.0=?. Hasil uji eksperimental cabut-serat menunjukkan bahwa spesimen dengan serat tercabut memiliki panjang serat tertanam, lf = 30-60 mm, sedangkan
spesimen dengan serat putus adalah spesimen dengan lf = 70-180 mm. Semua spesimen cabut-serat fraktur mengalami serat putus dengan bagian kurva tahap transisi terdapat pada spesimen dengan panjang serat tertanam lf = 100-300 mm. Hasil uji cabut-serat memperlihatkan adanya tahapan: (a) Tahap pra-selip, (b) Tahap selip, dan (3) Tahap pengerasan-regangan; sedangkan pada hasil uji cabut-serat fraktur meliputi: (a) Tahap pra-selip, (b) Tahap selip, (c) Tahap transisi (bila ada), dan (4) Tahap pengerasan-regangan. Pada uji eksperimental cabut-serat, beban pra-selip sebesar 400-430 N dengan perpindahan pra-selip kurang dari 0.1 mm. Beban selip mencapai kisaran yang sama dengan perpindahan selip antara 3-30 mm. Beban saat tahap pengerasan-regangan adalah 1000-2000 N. Untuk uji eksperimental cabut-serat fraktur, beban pra-selip berkisar 1200-3000 N dengan perpindahan pra-selip kurang dari 1 mm. Pada tahap selip, beban mencapai 10-300 N, dengan perpindahan selip sekitar 1-1.75 mm. Beban transisi berkisar antara 10-50 N dengan perpindahan transisi berkisar antara 1.75-25 mm. Pada tahap pengerasan-regangan, beban berada dalam kisaran 300-1000 N. Kesimpulan dari disertasi ini mengemukakan beberapa asumsi mendasar, yaitu : (1) kapasitas fraktur dari lekatan antar-muka antara serat dan matriks adalah konstan dan homogen di sepanjang serat, (2) Serat dan matriks merupakan material yang homogen, (3) Serat nylon memiliki permukaan yang licin (sliperry) sehingga tidak terjadi fenomena fraktur geser di sepanjang serat tertanam selama berlangsungnya proses cabut-serat, (4) Kapasitas lekatan ms (bond capacity) tidak dipengaruhi oleh geser, (5) Tegangan matriks sm merupakan fungsi dari angka Poisson serat nylon ?, atau ()?=sm, (6) Fenomena fraktur yang terjadi adalah “fraktur-getas” (brittle-fracture) sehingga tidak terjadi pertumbuhan maupun penjalaran retak (crack growth and crack propagation), dan (7) Pada uji tarik uniaksial, deformasi mesin uji diabaikan, deformasi yang ditinjau adalah deformasi spesimen dalam kisaran (range) dari gage length pada mesin uji Disertasi ini juga menghasilkan teori yang meliputi: (a) Pada saat terjadinya suatu fenomena fraktur, akan selalu timbul retak tak stabil, (b) Retak stabil hanya akan terjadi bila timbul adanya penahan retak, (c) Tidak terdapat cara yang tepat untuk dapat memprediksi panjang retak stabil, (d) Panjang retak stabil ditentukan oleh posisi dari penahan retak, (e) Pada model cabut-serat dan cabut-serat fraktur, beberapa rumus dapat disusun, yaitu rumus relasi kapasitas lekatan msdan angka Poisson serat ? pada saat terjadinya retak; rumus relasi antara tegangan serat ss dan tegangan matriks sm pada saat terjadinya retak; rumus panjang retak stabil l2 dan rumus besarnya beban Pn untuk model cabut-serat dan cabut-serat fraktur, (f) Retak stabil dapat digunakan untuk menentukan besarnya kapasitas lekatan, (g) Pada saat terjadinya retak stabil, maka peningkatan regangan yang melebihi regangan e1 pada serat tidak akan meningkatkan tegangan s1 (terjadi tahap selip), dengan demikian tidak akan menimbulkan fraktur tambahan, (h) Peningkatan regangan e setelah terjadinya retak stabil pada butir g akan meningkatkan tegangan s (terjadi tahap pengerasan-regangan), namun tidak akan terjadi selip yang kedua, (i) Serat nylon yang mengalami putus adalah serat dengan panjang tertanam yang lebih besar oleh karena kemungkinan hadirnya penahan retak (crack arrester) lebih besar dibandingkan dengan serat dengan panjang tertanam yang lebih kecil, (j) Bila pada awal proses cabut-serat titik Disertasi v
perpotongan antara serat dan matriks pada tepi tengah sebelah kanan spesimen cabut-serat berfungsi sebagai penahan retak, maka kurva relasi P-d (beban-perpindahan) dan s-e (tegangan-regangan) dari hasil uji cabut-serat akan sama dengan kurva relasi P-d (beban-perpindahan) dan s-e (tegangan-regangan) dari hasil uji tarik serat, dan (k) Model cabut-serat juga berlaku pada model cabut-serat fraktur namun dengan fenomena proses fraktur yang agak berbeda oleh karena retak yang terjadi pertama kali pada model cabut-serat fraktur adalah retak normal kemudian disusul oleh retak lateral. Beberapa saran dikemukakan dalam disertasi ini, yaitu: (a) Model cabut-serat dan cabut-serat fraktur dengan serat Nylon 600 perlu dikembangkan dengan kondisi multi-serat, meninjau pengaruh jumlah serat tertanam, jarak antar serat, kemiringan serat, dan variasi diameter serat, serta penerapan pembebanan dengan cara penegangan ulang (restressing), (b) Model cabut-serat dan cabut-serat fraktur dengan serat Nylon 600 perlu dikaji lebih lanjut untuk jenis material lain dari serat antara lain baja atau aluminium, sehingga dapat diketahui kesesuaian model cabut-serat dan cabut-serat fraktur untuk berbagai jenis material, dan (c) Perilaku cabut-serat dengan serat Nylon 600 tertanam dalam matriks sementitis yang mengalami fraktur dapat menjadi dasar dalam mendesain komposit sementitis berserat, KSB, sehingga dapat diimplementasikan pada elemen-elemen struktur (misalnya balok, kolom, pelat, dan dinding).
Barcode | Tipe Koleksi | Nomor Panggil | Lokasi | Status | |
---|---|---|---|---|---|
dis61 | D/DIG - PDITS | Disertasi | 624.183 3 SUS m/07 | Perpustakaan (PDF) | Tersedia namun tidak untuk dipinjamkan - Missing |
Tidak tersedia versi lain