Penyelidikan Prilaku Mekanik Helm Industri Akibat Beban Impak Kecepatan Tinggi

Abstract

Tesis ini melaporkan hasil dari penelitian secara eksperimen dan simulasi numerik terhadap respon pada helm industri akibat berbagai beban impak. Beban impak dihasilkan melalui akselerasi sebuah batang penerus pada permukaan helm dengan peralatan air gun. Alat uji khusus telah dibuat, dengan menggunakan alat ini tegangan insiden yang ditransmisikan ke dalam permukaan helm dapat diperoleh melalui metoda dua gage. Metoda tesebut adalah metoda yang berdasarkan propagasi tegangan tarik yang direfleksikan setelah mencapai ujung bebas dengan memodifikasi teknik Hopkinson pressure-bar. Untuk mendapatkan respon pada berbagai lokasi pada permukaan helm dilakukan perhitungan numerik dengan bantuan perangkat lunak MSCINASTRAN 3D. Perangkat lunak Solid Work2001 3D juga digunakan untuk membuat dua jenis model solid helm tiga dimensi, yaitu: (a) bentuk permukaan rata dan (b) bentuk permukaan dengan tulangan. Tegangan insiden yang diperoleh adalah tegangan yang terjadi pada puncak permukaan helm sebesar 19.65 Mpa yang diperoleh dari hasil pengujian impak. Tegang insiden yang diperoleh tersebut digunakan sebagai masukan beban pada saat dilakukan simulasi yang berbasis FEM. Sudah umum diketahui bahwa pengaruh beban impak pada struktur adalah berbeda dengan beban statis. Pada beban impak, gelombang tegangan akan berpropagasi dan akan kembali ke tempat terjadinya beban impak setelah mencapai batas ujung bebas. Gelombang tegangan bisa saja saling bertubrukan satu sama lain dan membentuk lokasi konsentrasi tegangan yang dapat merusak struktur. Ada tal penting yang perlu dicatat pada kasus struktur helm yang dilaporkan pada tesis ini, bahwa untuk semua kasus menunjukkan tegangan tarik pada arah x (σx) terkonsentrasi pada bagian depan helm sedangkan tegangan arah y (σy)terkonsentrasi pada bagian samping helm. Dan bentuk permukaan tulangan dapat mereduksi besar tegangan arah x (σx)yang terjadi. Respon yang terjadi pada helm bentuk rata berbeda dengan yang terjadi pada helm yang telah dilengkapi dengan tulangan. Pengaruh dari bentuk tulangan dapat mereduksi tegangan aran x (σx)yang terjadi pada bagian dapat helm dan tidak terjadi reduksi yang terlalu besar untuk tegangan arah y (σy).