Ketangguhan Retak Dinamik Bahan Komposit GFRP untuk Helmet Industri Disebabkan Beban Impak Menggunakan MSC/Nastran for Windows

Abstract

This research is to study computer simulation of glass fiber reinforced plastic (GFRP) plate specimen, by finite element method. Its goal is to know the stress intensity factor and compared them with the critical intensity factor (fracture toughanes/obtained using experimental method. The simulation utilized MSC MSN/NASTRAN for Window software and FEMAP sub program with impact load model. To simplify the simulation process, specimens were drawn in half because of its symmetric. Small meshes are placed closed to the fracture tip. In this research the impact load propagated into the specimen uzed an experimental load model. The simulation was started by defining material characteristics, creating geometric, meshing, the plate defining boundary condition, applying the load. Analyses the stress intensity factor found form simulation is closed to the one obtained by experimental work, transient dynamic/time and the displacement and stress output type. The result of finite element simulation shows the stress distribution on the plate. The average stress intensity factor calculated in this study are in good agreement with the critical stress intensity facture (fracture toughness) obtained using experiments.

Penelitian ini menyajikan tentang pengujian yang dilakukan menggunakan pendekatan metode elemen hingga dengan spesimen yang berbentuk pelat komposit glass fiber reinforced plastic (GFRP) untuk mengetahui nilai ketangguhan retak dinamik disebabkan beban impak. Program simulasi ini dibuat dengan menggunakan perangkat lunak MSC/NASTRAN for Windows dengan sub program FEMAP pembebanan dinamik. Untuk menyederhanakan pada proses simulasi, spesimen digambarkan setengah geometri karena bentuknya yang simetri, demikian pula dalam membuat mesh diatur dengan memperkecil ukuran mesh (fine mesh) pada daerah sekitar ujung retak. Pada pengujian ini beban impak diperoleh dari tegangan yang masuk ke spesimen dengan terlebih dahulu harus mengetahui diameter input bar dan tebal spesimen. Melalui simulasi ini juga diketahui propagasi tegangan yang terjadi; proses simulasi dimulai dengan mendefinisikan sifat material, membuat geometri dan mesh, menentukan kondisi batas, memberi beban, serta melakukan analisa dinamis dengan type analisis adalah transient dynamic/time dan type output displacement and stress. Hasil simulasi elemen hingga menunjukkan pola distribusi tegangan pada seluruh permukaan pelat. Besarnya faktor intensitas tegangan pada daerah retak mendekati hasil atau penelitian secara eksperimen. Harga rata-rata faktor intensitas tegangan yang diperoleh secara simulasi juga mendekati harga faktor intensitas tegangan kritis (ketangguhan retak) dari specimen GFRP yang diakibatkan oleh beban impak.