RESPON POLYMERIC FOAM YANG DIPERKUAT SERAT TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS) AKIBAT BEBAN TEKAN STATIK DAN IMPAK (SIMULASI NUMERIK)
Abstrak: Penelitian ini
bertujuan untuk menyelidiki
respon polymeric foam
yang diperkuat serat
TKKS akibat beban tekan
statik dan dinamik
melalui eksperimen dan
simulasi numerik. Respon yangakan
diamati adalah tegangan
maksimum, kekuatan retak/patah,
serta distribusi tegangan. Karakteristik material
berupa modulus elastisitias
dan analisa kerusakan
akan diselidiki dalam penelitian ini. Secara eksperimen,
respon dan karakteristik beberapa material, yaitu: resin termoset, polyurethane,
dan polymeric foam yang diperkuat serat TKKS akan diamati melalui uji
tekan statik aksial. Secara
numerik, respon polymeric
foam yng diperkuat
serat TKKS yang
akan diselidiki adalah distribusi
tegangan dari beberapa
jenis pembebanan, yaitu:
tekan statik aksial,
tekan bending, dan tekan impak
Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB).
Spesimen uji tekan statik aksial dibuat berdasarkan standar ASTM
D-1621-00. Spesimen uji polymeric foam terdiri dari beberapa material penyusun
dengan persentase massa yang berbeda, yaitu: 60 % resin jenis 157 BQTN Ex Series
sebanyak, 20% polyurethane, 5% serat TKKS yang dihaluskan, serta 5% katalis
methyl ethyl keton proxide (MEKPO).
Spesimen uji dieksekusi
menggunakan alat uji
Shimadzu Servopulser. Analisa
numerik melalui simulasi komputer menggunakan software berbasis metode elemen
hingga (MEH) yaitu ANSYS
Rel. 5.4 untuk
simulasi tekan statik
aksial dan bending
sedangkan MSC/NASTRAN Rel. 4.5
untuk simulasi impak
tekan SHPB. Dari
hasil uji tekan
statik aksial diperoleh nilai
modulus elastisitas resin
sebesar 118,78 MPa,
polyurethane 0,18 MPa,
dan polymeric foam yang
diperkuat serat TKKS
sebesar 17,22. Tegangan
maksimum yang direspon oleh resin adalah 0,582 MPa,
polyurethane 0,0044 MPa, dan polymeric foam yang diperkuat serat TKKS sebesar
0,106 MPa. Nilai
kekuatan retak terhadap
masing-masing spesimen uji
juga berbeda, kekuatan retak resin adalah 1,18 MPa, polyurethane sebesar
0,075 MPa, dan polymeric foam yang diperkuat serat TKKS sebesar 0,133 MPa. Kegagalan resin akibat beban tekan statik aksial ditandai
dengan perbesaran ukuran penampang lateral (barreling), kerusakan polyurethane ditandai dengan
terbentuknya lipatan-lipatan permanen
di dinding spesimen
yang menunjukkan respon plastis
sempurna, dan kegagalan
polymeric foam yang
diperkuat serat TKKS
ditandai dengan pembesaran rongga-rongga
yang acak. Berdasarkan
hasil simulasi numerik
diperoleh tegangan Von Mises
maksimum terhadap polymeric foam yang
diperkuat serat TKKS akibat beban statik aksial sebesar 0,186 MPa sedangkan tegangan maksimum Von Mises akibat bending statik nilainya jauh
lebih besar, yaitu 50,518 MPa. Hasil simulasi bending statik
menunjukkan bahwa titik kritis
terjadi di lokasi
beban diberikan. Untuk
beban impak, hasil
simulasi menunjukkan bahwa polymeric foam yang diperkuat serat
TKKS memiliki tegangan maksimum Von Mises
impak bending sebesar 69,44 MPa
dan impak SHPB
sebesar 102, 96
MPa. Hasil simulasi
impak menunjukkan bahwa kenaikan
waktu impak menyebabkan penurunan terhadap tegangan impak.
Kata kunci: polymeric foam,
serat TKKS, modulus elastisitas,
tegangan, beban tekan statik aksial,
tekan bending, impak SHPB
Penulis: Muftil Badri M,
Bustami Syam, Samsul Rizal, Krishna Surya Buana
Kode Jurnal: jptmesindd100152
