FRACTURE MECHANICS FRACTURE MECHANICS PERAMBATAN RETAK Murdjito Dept. of Ocean Engineering Faculty of Marine Technology Sepuluh Nopember Institute of TechnologySurabaya murdjito@oe.its.ac.id FRACTURE MECHANICS Estimasi Perambatan Retak Yaitu perambatan retak untuk tiap penambahansiklus beban ( da/dN ) ; crack growth rate jumlah siklus dengan ukuran retakan tertentu (awal) sampai dengan ukuran retakan tertentu berikutnya atau keretakan akhir dimana terjadi kegagalan atau kepecahan Perambatan retak diekspresikan dalam bentuk grafik karakteristik retakan }== =212 1/nndN dadaNFRACTURE MECHANICS Karakteristik Perambatan Retak Kc-SIF Region A Region B kritisTwo Stage MP Continous MPDipengaruhi :1. Struktur Mikro2. Tegangan Rata-rata3. Lingkunganpengaruh kecilmK c dNda) (A =Region C Static Mode MPDipengaruhi :1. Struktur Mikro2. Tegangan Rata-rata10-210-410-6

h K + A( Traghold SIF Range ) FRACTURE MECHANICS Untuk region B : Antara region A dan B : Region B dan C bila efek R diperhitungkan : Region A, B, dan C bila efek R diperhitungkan : 2 / 1 2) 1 () 1 )( (4)`A + A A= AK K RR h K KE dNdac yKtoKETERANGAN : Rate GrowthCrack=dNdaRange SIF K = AK Kritis Harga Kc =maxminmaxminKKRatio R = = =oooRetak nPertumbuha Parameterm dan= C) ( k cmdNdaA=) (h KK cmmdNda+ AA =K R dNdaKK ccmA =A) 1 (FRACTURE MECHANICS Estimasi Umur Kepecahan Umur kelelahan (total) struktur (Nf) terdiri dari : a. Periode timbulnya keretakan awal (Ni); I = initial crack b. Periode perambatan retak hingga terjadi kepecahan (Np); p = propagation Nf = Ni + Np Perambatan retak dapat dihitung dengan crack growth rate. Bila codes yang digunakan tidak mengijinkan terjadi perambatan retak maka dilakukan reparasi. FRACTURE MECHANICS PERAMBATAN RETAK Perambatan retak dapat dihitung dengan crack growth rate(da/dN) jumlah siklus dengan ukuran retakan tertentu (awal) sampai dengan ukuran retakan tertentu berikutnya atau keretakan akhir dimana terjadi kegagalan atau kepecahan. Catatan : perhitungan akan dilakukan bila perambatan retak memang dianjurkan untuk terjadi. Bila tidak diijinkan maka harus langsung direparasi(tidak perlu melakukan perhitungan untuk struktur primer) FRACTURE MECHANICS Bagian perambatan retak dari umur kelelahan keseluruhan Ni = keretakan awal(kedalaman/panjang) Nf = keretakan akhir(keretakan kritis) Dengan memasukkan ekspresi crack growth rate yang memperhitungkan SI Region B = mempunyai proporsi yang terbesar padaperambatan retak,juga cukup representatif untuk region A FRACTURE MECHANICS Bentuk umum K berdasar metode Hybrid F = faktor-faktor pengaruh perma- salahan retakan dalam 2-D & 3-D (FE,FS,FT,FW,FG) FE = faktor bentuk dasar retakan FS = faktor sisi muka (depan) FT = faktor sisi belakang (faktor ketebalan berhingga) FW = faktor lebar hingga FG = faktor gradien tegangan K = SIF K = SI range = stress = stress range C = koefisien perambatan retak FRACTURE MECHANICS Gurney ( 1978 ) untuk struktur umum & HSS : Substitusi ke persamaan Np : Untuk pembebanan dengan amplitudo konstan integrasi disederhanakan menjadi : Penyelesaian analitis dari integrasi diatas bila F dianggap konstan adalah : Harga m =baja & campuran aluminium ( 2 < m < 6 ) sambungan las baja ( 2,5 < m < 4,5 )mc31 , 2810 . 315 , 17 =}A=afaimpF a cdaN) ( t o}=afaimm mmpF adacN2 2. .1t o2 m dengan 21212121212=== = }ma amaadaNmimfafaiafaimmpFRACTURE MECHANICS Contoh Perhitungan Kepecahan = 20 N/mm2 t = 50 mm Sambungan las seperti pada gambar diatas menerima beban siklis (axial)dengan amplitudo konstan sebesar S = 20 N/mm2. Struktur mempunyai ketebalan t = 50 mm dan pada sambungan yang telah mengalami retak awal sebesar ai = 0.5 mm. konfigurasi tersebut dibuat dari material dengan karakteristik Kc = 70 MPa(m^0.5) m = 3.1 dan C = 3.3 e-13 mm/(MPa(mm^0.5)^3.1) Sampai siklus berapakah konfigurasi tersebut akan mengalami kepecahan? t = 20N/mm2 t = 50 mm retak FRACTURE MECHANICS .penyelesaian Untuk konfigurasi struktur seperti diatas, harga F bila a