Simulasi Tegangan pada Helm Industri dari Bahan Komposit GFRP yang Dikenai Beban Impak Kecepatan Tinggi

Abstract

Penelitian ini mengetengahkan tentang verifikasi dengan menggunakan simulasi komputer dari pengujian helm industri dengan bahan komposit polimer GFRP yang mendapat beban impak kecepatan tinggi. Helm terbuat dari penggabungan polyester resin 157 BQTN EX dan dua lapisan serat E-Glass jenis Chop Strand Mat. Pemodelan helm akan dibuat sesuai dengan dimensi aslinya dengan menggunakan software Autocad sedangkan distribusi tegangan yang terjadi pada helm akan dianalisa dengan software MSC NASTRAN 4.5. Data- data yang diperlukan untuk simulasi ini telah diperoleh dari peneliti sebelumnya yaitu : pengukuran massa jenis helm, uji statik untuk memperoleh sifat mekanik helm (dengan menggunakan alat uji servopulser), dan uji impak untuk mengetahui besar tegangan insiden yang masuk ke dalam helm serta untuk memperoleh tegangan yang terjadi pada helm (dengan menggunakan alat uji KOMPAK). Dengan beban impak sebesar 24,5 MPa (ID 40) dan 33,56 MPa (ID 120) maka selisih tegangan yang terjadi antara hasil eksperimen dan simulasi pada strain gage 15 mm dari titik impak adalah 3,815 %, sedangkan untuk strain gage 30 mm dari titik impak selisih tegangan adalah 10,55 %. Simulasi dengan berbagai waktu impak yang berbeda juga memberi informasi bahwa semakin kecil waktu impak maka tegangan yang terjadi akan semakin besar dan semakin besar waktu impak maka tegangan yang terjadi akan semakin kecil. Simulasi juga menunjukkan bahwa semakin jauh dari titik impak maka tegangan yang terjadi akan semakin mengecil dan semakin besar harga modulus elastisitas dari material helm semakin besar pula tegangan yang terjadi, dan sebaliknya semakin kecil harga modulus elastisitas semakin kecil tegangan yang terjadi.

This study focuses on a verification using computer simulation of the test of helmet industry made of GFRP polymer composite with high speed load impact. The helmet was made from the combination of polyester resin157 BQTN EX and a two-layer E-Glass fiber of Chop Strand Mat type.The helmet model will be made according to original dimension by using Autocad software while the distribution of the stress occurs on the helmet was analyzed using MSC NASTRAN 4.5 software. The data needed for the simulation were obtained through previous researcher such as measuring the mass type of the helmet, statistical test to obtain the mechanical characteristic of the helmet (using servopulser testing device), and impact test to find out the amount of incidental stress that gets into the helmet and the stress occured on the helmet (using KOMPAK testing device). With the impact load of 24,5 MPa (ID 40) and 33,56 MPa (ID 120), the difference of the stress occured between the result of experiment and simulation at strain gage of 15 mm from the impact point is 3,815 %, while for strain gage of 30 mm from impact point, the stress difference is 10,55 %. Simulation with various different time of impact also give the information that the smaller time of impact is the bigger the stress will be and the bigger the time of impact is the smaller the stress will be. Simulation also shows that the farther from impact point is the smaller the stress will be and the bigger the elastic modulus of helmet is the bigger the stress will be, conversely the smaller the elastic modulus is the smaller the stress will be.