PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN … · volume serat, dievaluasi berdasarkan dua...

22
PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN MEKANIK KOMPOSIT HDPE-SERAT PELEPAH SALAK SKRIPSI Ditujukan sebagai salah satu syarat Untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik LASIKUN NIM I0412030 PROGRAM STUDI S1 TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2017

Transcript of PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN … · volume serat, dievaluasi berdasarkan dua...

Page 1: PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN … · volume serat, dievaluasi berdasarkan dua pengujian: Kekuatan tarik dengan ASTM ... Dengan segala keterbatasan yang ada penulis menyadari

PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN MEKANIK

KOMPOSIT HDPE-SERAT PELEPAH SALAK

SKRIPSI

Ditujukan sebagai salah satu syaratUntuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

LASIKUN

NIM I0412030

PROGRAM STUDI S1 TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2017

Page 2: PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN … · volume serat, dievaluasi berdasarkan dua pengujian: Kekuatan tarik dengan ASTM ... Dengan segala keterbatasan yang ada penulis menyadari
Page 3: PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN … · volume serat, dievaluasi berdasarkan dua pengujian: Kekuatan tarik dengan ASTM ... Dengan segala keterbatasan yang ada penulis menyadari

PERNYATAAN INTEGRITAS PENULIS

Saya mahasisswa Program Studi S1 Teknik Mesin Fakultas Teknik UNS yang

bertanda tangan dibawah ini:

Nama : Lasikun

NIM : I0412030

Judul tugas akhir : Pengaruh Orientasi Serat Terhadap Kekuatan

Mekanik Komposit HDPE-Serat Pelepah Salak

Dengan ini saya menyatakan bahwa tugas akhir atau skripsi yang saya susun

tidak mencontoh atau melakukan plagiat dari karya tulis orang lain. Jika terbukti

tugas akhir yang saya susun tersebut merupakan hasil dari plagiat dari karya orang

lain maka tugas akhir yang saya susun tersebut dinyatakan batal dan gelar sarjana

yang saya peroleh dengan sendirinya dibatalkan atau dicabut. Demikian pernyataan

ini saya buat dengan sebenarnya dan apabila dikemudian hari terbukti melakukan

kebohongan maka saya sanggup menanggung segala konsekuensinya.

Surakarta, 29 September 2017

LasikunNIM I0412030

Page 4: PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN … · volume serat, dievaluasi berdasarkan dua pengujian: Kekuatan tarik dengan ASTM ... Dengan segala keterbatasan yang ada penulis menyadari
Page 5: PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN … · volume serat, dievaluasi berdasarkan dua pengujian: Kekuatan tarik dengan ASTM ... Dengan segala keterbatasan yang ada penulis menyadari
Page 6: PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN … · volume serat, dievaluasi berdasarkan dua pengujian: Kekuatan tarik dengan ASTM ... Dengan segala keterbatasan yang ada penulis menyadari

HALAMAN MOTTO

“Raihlah ilmu, dan untuk meraih ilmu belajarlah untuk tenang dan sabar.”

(Umar bin Khattab)

“Barang siapa yang keluar untuk mencari ilmu maka ia berada di jalan Allah

“hingga ia pulang.”.

(HR. Turmidzi)

“Ilmu itu lebih baik daripada harta. Ilmu menjaga engkau dan engkau menjaga

harta. Ilmu itu penghukum (hakim) dan harta terhukum. Harta itu kurang apabila

dibelanjakan tapi ilmu bertambah bila dibelanjakan.”

(Ali bin Abi Talib)

“Kebajikan itu adalah suatu hal yang ringan, yakni menunjukkan muka yang

berseri-seri dan mengucapkan kata-kata yang lemah lembut.”

(Umar bin Khatab)

Page 7: PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN … · volume serat, dievaluasi berdasarkan dua pengujian: Kekuatan tarik dengan ASTM ... Dengan segala keterbatasan yang ada penulis menyadari

PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN MEKANIK

KOMPOSIT HDPE-SERAT PELEPAH SALAK

LasikunProgram Studi Teknik Mesin

Fakultas Teknik, Universitas Sebelas MaretSurakarta, Indonesia

Email: [email protected]

ABSTRAK

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui efek orientasi serat

terhadap kekuatan mekanik serat pelepah salak/komposit HDPE. Komposit dibuat

dengan menggunakan cetakan tekan panas dengan suhu 150oC, tekanan penekanan

50 bar, dan waktu penahan 25 menit. Orientasi serat yang digunakan dalam

komposit adalah 0o, 15o, 30o, 45o, 60o, 75o, dan 90o. Komposit, dengan 30% fraksi

volume serat, dievaluasi berdasarkan dua pengujian: Kekuatan tarik dengan ASTM

D638 dan impak Izod dengan ASTM D5941.

Hasil percobaan dan prediksi menunjukkan bahwa orientasi serat pelepah

salak memiliki pengaruh terhadap karakteristik komposit HDPE-serat pelepah

salak. Kekuatan mekanik komposit menurun dengan meningkatnya orientasi serat

komposit dari 0o hingga 90o. Dalam penelitian ini juga didapatkan prediksi sifat

mekanik serat pelepah salak menggunakan beberapa permodelan. Modus kegagalan

komposit pada semua orientasi serat, diamati melalui studi fraktografi SEM.

Kata kunci: serat pelepah salak, orientasi serat, cetakan tekan panas, kekuatan

mekanik.

Page 8: PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN … · volume serat, dievaluasi berdasarkan dua pengujian: Kekuatan tarik dengan ASTM ... Dengan segala keterbatasan yang ada penulis menyadari

EFFECT OF FIBER ORIENTATION ON MECHANICAL PROPERTIES

OF HDPE-ZALACCA MIDRIB FIBER

LasikunMechanical Engineering Departement

Engineering Faculty, Universitas Sebelas MaretSurakarta, Indonesia

Email: [email protected]

ABSTRACT

The aim of the research is to investigate the fiber orientation effect on the

tensile and impact properties of zalacca fiber/HDPE composites. The composites

were produced by compression moulding with pressing temperature 150oC,

pressing pressure 50 bar, and holding time 25 minutes. The fiber orientations

applied in composites were 0o, 15o, 30o, 45o, 60o, 75o, and 90o, at 30% fiber volume

fraction, the samples were evaluated by using: Tensile test and Izod impact test

acording to ASTM D638 and ASTM D5941 respectively.

The results of experiment and prediction indicate that the orientation of

zalacca fiber influence the characteristics of HDPE composite-zalacca fiber. The

composite mechanical strength decreases with increasing orientation of composite

fibers from 0° to 90°. In this study also obtained by prediction of mechanical

properties of zalacca fiber using modelings.The composite failure modes in all fiber

orientations, observed by SEM.

Keywords: zalacca fiber, compression molding, mechanical properties, fiber

orientation

Page 9: PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN … · volume serat, dievaluasi berdasarkan dua pengujian: Kekuatan tarik dengan ASTM ... Dengan segala keterbatasan yang ada penulis menyadari

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan

rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini

dengan judul “Pengaruh Orientasi Serat Terhadap Kekuatan Mekanik Komposit

HDPE-Serat Pelepah Salak”.

Tujuan penulisan tugas akhir ini adalah untuk memenuhi sebagian

persyaratan guna mencapai gelar Sarjana Teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Penulis mengucapkan terima kasih, khususnya kepada:

1. Dr. Techn. Ir. Sholihin As'ad, M.T., selaku Dekan Fakultas Teknik UNS.

2. Dr. Eng Syamsul Hadi, S.T., M.T., selaku Ketua Prodi Teknik Mesin UNS.

3. Dr. Eng Nurul Muhayat, S.T., M.T., selaku Koordinator Tugas akhir.

4. Dody Ariawan, S.T., M.T., Ph.D., selaku Pembimbing I.

5. Dr. Joko Triyono, S.T., M.T., selaku selaku Pembimbing II.

6. Para Dosen Program Studi Teknik Mesin UNS.

7. Maruto Adhi Prabowo, S.T., selaku laboran Material Teknik Mesin UNS.

8. Teman-teman satu tim seperjuangan dalam mengerjakan skripsi.

9. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin UNS.

10. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu.

Dengan segala keterbatasan yang ada penulis menyadari kekurangan, untuk

itu kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan demi kesempurnaan tugas

akhir serupa berikutnya.

Surakarta, 29 September 2017

Lasikun

Page 10: PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN … · volume serat, dievaluasi berdasarkan dua pengujian: Kekuatan tarik dengan ASTM ... Dengan segala keterbatasan yang ada penulis menyadari

DAFTAR ISI

HALAMAN SURAT PENUGASAN..................................................................... ii

PERNYATAAN INTEGRITAS PENULIS........................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN................................................................................ iv

HALAMAN DESIMINASI .....................................................................................v

HALAMAN MOTTO ............................................................................................ vi

ABSTRAK ............................................................................................................ vii

KATA PENGANTAR ........................................................................................... ix

DAFTAR ISI............................................................................................................x

DAFTAR TABEL................................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xvi

DAFTAR RUMUS ............................................................................................. xvii

DAFTAR NOTASI .............................................................................................. xix

DAFTAR LAMPIRAN....................................................................................... xxii

BAB I PENDAHULUAN ..........................................Error! Bookmark not defined.

1.1 Latar Belakang Masalah ...............................Error! Bookmark not defined.

1.2 Rumusan Masalah.........................................Error! Bookmark not defined.

1.3 Batasan Masalah ...........................................Error! Bookmark not defined.

1.4 Tujuan Penelitian..........................................Error! Bookmark not defined.

1.5 Manfaat Penelitian........................................Error! Bookmark not defined.

1.6 Sistematika Penulisan...................................Error! Bookmark not defined.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI.........Error! Bookmark not

defined.

2.1 Tinjauan Pustaka ..........................................Error! Bookmark not defined.

2.2 Dasar Teori ...................................................Error! Bookmark not defined.

2.2.1 Komposit................................................Error! Bookmark not defined.

2.2.2 Komposit serat .......................................Error! Bookmark not defined.

2.2.3 Composite lamina ..................................Error! Bookmark not defined.

2.2.4 Faktor ikatan fiber-matrix ......................Error! Bookmark not defined.

2.2.5 HDPE (High Density Polyethylene) ......Error! Bookmark not defined.

2.2.6 Serat pelepah salak.................................Error! Bookmark not defined.

2.2.7 Pengujian spesimen................................Error! Bookmark not defined.

Page 11: PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN … · volume serat, dievaluasi berdasarkan dua pengujian: Kekuatan tarik dengan ASTM ... Dengan segala keterbatasan yang ada penulis menyadari

2.3 Hipotesis .......................................................Error! Bookmark not defined.

2.4 Rencana penelitian .......................................Error! Bookmark not defined.

BAB III METODE PENELITIAN ............................Error! Bookmark not defined.

3.1 Tempat Penelitian.........................................Error! Bookmark not defined.

3.3 Alat Penelitian ..............................................Error! Bookmark not defined.

3.4 Alat Uji .........................................................Error! Bookmark not defined.

3.5 Parameter......................................................Error! Bookmark not defined.

3.6.1. Persiapan serat pelepah salak................Error! Bookmark not defined.

3.6.2. Persiapan recycled HDPE (HDPE).......Error! Bookmark not defined.

3.6.3. Pembuatan spesimen komposit .............Error! Bookmark not defined.

3.6.4. Variabel penelitian................................Error! Bookmark not defined.

3.6.5. Tahap pengujian....................................Error! Bookmark not defined.

3.6.6. Tahap analisis .......................................Error! Bookmark not defined.

3.7 Bentuk dan Ukuran Spesimen Uji ................Error! Bookmark not defined.

3.7.1 Uji Tarik.................................................Error! Bookmark not defined.

3.7.2 Uji Impak ...............................................Error! Bookmark not defined.

3.8 Diagram Alir Penelitian................................Error! Bookmark not defined.

3.9 Jadwal Penelitian ..........................................Error! Bookmark not defined.

BAB IV DATA DAN ANALISIS .............................Error! Bookmark not defined.

4.1 Properties of Single Zalacca Fiber ..............Error! Bookmark not defined.

4.1 Pengaruh Orientasi Serat Terhadap Kekuatan Mekanik Komposit HDPE-

Serat Pelepah Salak.......................................Error! Bookmark not defined.

4.3 Hasil uji strain gage komposit HDPE-serat pelepah salakError! Bookmark

not defined.

4.3 Prediksi kekuatan material komposit HDPE-Serat pelepah salak........ Error!

Bookmark not defined.

4.4 Pengaruh orientasi serat terhadap kekuatan iImpak ... Error! Bookmark not

defined.

4.5 Morfologi Permukaan Patahan Hasil Uji Tarik Komposit HDPE-Serat

Pelepah Salak................................................Error! Bookmark not defined.

BAB V KESIMPULAN.............................................Error! Bookmark not defined.

5.1 Kesimpulan...................................................Error! Bookmark not defined.

Page 12: PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN … · volume serat, dievaluasi berdasarkan dua pengujian: Kekuatan tarik dengan ASTM ... Dengan segala keterbatasan yang ada penulis menyadari

5.2 Saran .............................................................Error! Bookmark not defined.

DAFTAR PUSTAKA ................................................Error! Bookmark not defined.

LAMPIRAN...............................................................Error! Bookmark not defined.

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Peringkat kualitas papan komposit ........Error! Bookmark not defined.

Tabel 2.2 Karakteristik HDPE ...............................Error! Bookmark not defined.

Tabel 2.3 Komposisi kandungan serat pelepah salak .......... Error! Bookmark not

defined.

Tabel 3.1 Jenis Uji dan jumlah spesimen tiap variasi .......... Error! Bookmark not

defined.

Tabel 3.2 Jadwal penelitian....................................Error! Bookmark not defined.

Tabel 4.1 Hasil uji tarik serat tunggal ....................Error! Bookmark not defined.

Tabel 4.2 Sifat dari serat pelepah salak..................Error! Bookmark not defined.

Tabel 4.3 Hasil poisson rasio dari pengujian strain gage .... Error! Bookmark not

defined.

Tabel 4.4 Prediksi kekuatan koomposit HDEP-serat pelepah salak .............. Error!

Bookmark not defined.

Page 13: PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN … · volume serat, dievaluasi berdasarkan dua pengujian: Kekuatan tarik dengan ASTM ... Dengan segala keterbatasan yang ada penulis menyadari

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Kuat tarik untuk variasi orientasi serat............. Error! Bookmark not

defined.

Gambar 2.2 Kuat impak untuk variasi orientasi serat .......... Error! Bookmark not

defined.

Gambar 2.3 Kekuatan tarik komposit serat curaua Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.4 Kekuatan tarik komposit serat kaca ...Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.5 Orientasi serat terhadap young’s modulus (kekakuan) kompositError!

Bookmark not defined.

Gambar 2.6 Fraksi volum serat terhadap kekuatan bending komposit .......... Error!

Bookmark not defined.

Gambar 2.7 Fraksi volum serat terhadap kekuatan impak komposit ............. Error!

Bookmark not defined.

Gambar 2.8 Variasi fraksi volum dan panjang serat terhadap kekuatan impak

komposit UPRs-serat tapis kelapa ....Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.9 Tekanan terhadap kekuatan bending ..Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.10 Mesh HDPE terhadap kekuatan impak........... Error! Bookmark not

defined.

Gambar 2.11 Mesh HDPE terhadap kekuatan lentur ........... Error! Bookmark not

defined.

Gambar 2.12 Komposit serat (a) Continous fiber composite laminate, (b) Woven

fiber composite, (c) Chopped Fiber Composite dan (d) Hybrid

composite ..........................................Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.13 Hubungan stress-strain ....................Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.14 Potongan komposit yang diperkuat serat dan sel satuan .......... Error!

Bookmark not defined.

Gambar 2.15 (a) Geometri dan tata nama, (b) Sel satuan terhadap σ1........... Error!

Bookmark not defined.

Gambar 2.16 Rule of mixtures prediksi untuk variasi modulus komposit £i dengan

fraksi volume serat untuk bahan bertulang grafit ..Error! Bookmark

not defined.

Page 14: PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN … · volume serat, dievaluasi berdasarkan dua pengujian: Kekuatan tarik dengan ASTM ... Dengan segala keterbatasan yang ada penulis menyadari

Gambar 2.17 (a) Geometri dan tata nama, (b) Sel satuan terhadap σ2 ........... Error!

Bookmark not defined.

Gambar 2.18 (a) Geometri dan tata nama, (b) Sel satuan terhadap G2 dan (c)

Deformasi keseluruhan dari sel satuan...................Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.19 Produk HDPE dan simbol HDPE.....Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.20 Peletakan spesimen uji impak Izod ..Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.1 (a) Pohon salak, (b) Serat pelepah salak .......... Error! Bookmark not

defined.

Gambar 3.2 Plastik HDPE......................................Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.3 Wax Mirror Glaze ..............................Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.4 Mesin Compression mold...................Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.5 Panel Box mesin Compression mold..Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.6 Mesin Crusher....................................Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.7 (a) Ayakan 20 mesh, (b) Ayakan 40 mesh ....... Error! Bookmark not

defined.

Gambar 3.8 Mesin Roll ..........................................Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.9 Timbangan Digital .............................Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.10 Oven .................................................Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.11 Hardware akuisisi data Adventech USB-4716 .....Error! Bookmark

not defined.

Gambar 3.12 Input output Adventech USB-4716..Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.13 Strain Gage ......................................Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.14 Strain Amplifier ................................Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.15 Universal Testing Machine ..............Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.16 Impak Izod........................................Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.17 Alat uji SEM .....................................Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.18 Diagram system akuisisi data...........Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.19 Proses pengerolan pelepah salak ......Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.20 Perendaman pelepah salak ...............Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.21 Proses crushing serbuk HDPE .........Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.22 Cetakan spesimen.............................Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.23 Spesimen uji tarik (ASTM D638) ....Error! Bookmark not defined.

Page 15: PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN … · volume serat, dievaluasi berdasarkan dua pengujian: Kekuatan tarik dengan ASTM ... Dengan segala keterbatasan yang ada penulis menyadari

Gambar 3.24 Spesimen uji impak ..........................Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.25 Diagram alir penelitian.....................Error! Bookmark not defined.

Gambar 4.1 Kekuatan tarik komposit HDPE-serat pelepah salak ................. Error!

Bookmark not defined.

Gambar 4.2 Modulus of elasticity komposit HDPE-serat pelepah salak ....... Error!

Bookmark not defined.

Gambar 4.3 Hasil poisson rasio komposit HDPE-serat pelepah salak........... Error!

Bookmark not defined.

Gambar 4.4 Perbandingan MOE teori dan eksperimen ....... Error! Bookmark not

defined.

Gambar 4.5 Pengaruh orientasi serat terhadap perbandingan Ex/E2 komposit

HDPE-serat pelepah salak...................Error! Bookmark not defined.

Gambar 4.6 Pengaruh orientasi serat terhadap perbandingan Ex/E2 pada komposit

lamina carbon/epoxy, boron/aluminium, dan glass/epoxy .......... Error!

Bookmark not defined.

Gambar 4.7 Pengaruh orientasi serat terhadap perbandingan Gxy/E2 komposit

HDPE-serat pelepah salak...................Error! Bookmark not defined.

Gambar 4.8 Pengaruh orientasi serat terhadap perbandingan Gxy/E2 pada komposit

lamina carbon/epoxy, boron/aluminium, dan glass/epoxy .......... Error!

Bookmark not defined.

Gambar 4.9 Pengaruh orientasi serat terhadap perbandingan Vxy komposit HDPE-

serat pelepah salak...............................Error! Bookmark not defined.

Gambar 4.10 Pengaruh orientasi serat terhadap perbandingan Vxy pada komposit

lamina carbon/epoxy, boron/aluminium, dan glass/epoxy .......... Error!

Bookmark not defined.

Gambar 4.11 Pengaruh orientasi serat terhadap shear-coupling (ηxy,x) komposit

HDPE-serat pelepah salak...................Error! Bookmark not defined.

Gambar 4.12 Pengaruh orientasi serat terhadap ηxy,x pada komposit lamina

carbon/epoxy, boron/aluminium, dan glass/epoxy ..Error! Bookmark

not defined.

Gambar 4.13 Kekuatan impak komposit HDPE-serat pelepah salak............. Error!

Bookmark not defined.

Page 16: PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN … · volume serat, dievaluasi berdasarkan dua pengujian: Kekuatan tarik dengan ASTM ... Dengan segala keterbatasan yang ada penulis menyadari

Gambar 4.14 Energi serap komposit HDPE-serat pelepah salak Error! Bookmark

not defined.

Gambar 4.15 Foto SEM patahan uji tarik (a) Komposit dengan orientasi serat 0o,

(b) Komposit dengan orientasi serat 45o, (c) Komposit dengan

orientasi serat 90o. ...............................Error! Bookmark not defined.

Page 17: PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN … · volume serat, dievaluasi berdasarkan dua pengujian: Kekuatan tarik dengan ASTM ... Dengan segala keterbatasan yang ada penulis menyadari

DAFTAR RUMUS

Rumus 2.2 Nilai σ1 .................................................................................................15

Rumus 2.3 Compliance tensor ...............................................................................15

Rumus 2.4 Nilai S ..................................................................................................15

Rumus 2.5 Engineering dan tensorial shear strain ...............................................16

Rumus 2.6 I|nvers dari matriks ..............................................................................16

Rumus 2.7 Stress dan strain resultan .....................................................................16Rumus 2.8 ̅ ..........................................................................................................16

Rumus 2.9 Modulus of elasticity, shear moduli, poisson rasio dan koefisien shear-

coupling ...............................................................................................17

Rumus 2.10 Regangan di arah 1 ............................................................................19

Rumus 2.11 Tekanan pada serat dan matriks.........................................................20

Rumus 2.12 Kekuatan dalam arah 1 dalam serat dan matriks ...............................20

Rumus 2.13 Tegangan komposit σ1 .......................................................................20

Rumus 2.14 Tegangan dalam arah 1 ......................................................................20

Rumus 2.15 Modulus elastisitas pada arah 1 .........................................................20

Rumus 2.16 Poisson rasio ......................................................................................21

Rumus 2.17 Perubahan lebar komposit..................................................................21

Rumus 2.18 Total perubahan lebar komposit ........................................................21

Rumus 2.19 Kontraksi masing-masing penyusun..................................................21

Rumus 2.20 Kontraksi masing-masing penyusun per W.......................................22

Rumus 2.21 Rasio Poisson.....................................................................................22

Rumus 2.22 Regangan melintang pada serat dan matriks......................................22

Rumus 2.23 Tegangan pada serat dan matriks.......................................................23

Rumus 2.24 Dimensi melintang sel satuan ............................................................23

Rumus 2.25 Keseluruhan dimensi melintang sel satuan........................................23

Rumus 2.26 Regangan melintang keseluruhan ......................................................23

Rumus 2.27 Regangan melintang ..........................................................................24

Rumus 2.28 Regangan melintang ..........................................................................24

Rumus 2.29 Regangan melintang ..........................................................................24

Rumus 2.30 Modulus melintang komposit ............................................................24

Page 18: PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN … · volume serat, dievaluasi berdasarkan dua pengujian: Kekuatan tarik dengan ASTM ... Dengan segala keterbatasan yang ada penulis menyadari

Rumus 2.31 (a) Strain geser pada elemen serat .....................................................25

(b) Strain geser pada elemen matriks .................................................25

Rumus 2.32 Regangan geser serat .........................................................................25

Rumus 2.33 Regangan geser matriks .....................................................................25

Rumus 2.34 Deformasi total sel satuan..................................................................25

Rumus 2.35 Tegangan geser rata-rata untuk sel satuan .........................................26

Rumus 2.36 Regangan geser .................................................................................26

Rumus 2.37 Regangan geser .................................................................................26

Rumus 2.38 Regangan geser .................................................................................26

Rumus 2.39 Regangan geser .................................................................................26

Rumus 2.40 Modulus geser aksial komposit..........................................................26

Rumus 2.41 Tegangan uji tarik ..............................................................................31

Rumus 2.42 Regangan uji tarik..............................................................................31

Rumus 2.43 Modulus elastisitas.............................................................................32

Rumus 2.44 Kekuatan impak .................................................................................33

Rumus 2.45 Energi total yang diserap oleh benda.................................................33

Rumus 2.46 Kekuatan impak benda uji .................................................................33

Rumus 4.1 Luas penampang rata-rata ....................................................................54

Rumus 4.2 Area penampang serat..........................................................................54

Rumus 4.3 Longitudinal effective moduli ..............................................................55

Rumus 4.4 Tranverse effective moduli...................................................................55

Rumus 4.5 Shear effective moduli..........................................................................55

Rumus 4.6 Poisson rasio .......................................................................................55

Rumus 4.7 Prediksi kekuatan material komposit ...................................................61

Rumus 4.8 Prediksi shear coupling .......................................................................61

Page 19: PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN … · volume serat, dievaluasi berdasarkan dua pengujian: Kekuatan tarik dengan ASTM ... Dengan segala keterbatasan yang ada penulis menyadari

DAFTAR NOTASI

σ = tegangan

σ1 = tegangan pada arah 1

σ2 = tegangan pada arah 2

τ12 = tegangan pada arah 1-2

σf1 = tegangan serat pada arah 1

σf2 = tegangan serat pada arah 2

σm1 = tegangan matriks pada arah 1

σm2 = tegangan matriks pada arah 2

σx = tegangan pada arah x

σy = tegangan pada arah y

τxy = tegangan pada arah x-y

Ff1 = gaya serat pada arah 1

Fm1 = gaya matriks pada arah 1

θ = orientasi matriks

S = sin θ

C = cos θ

ε = regangan

ε1 = regangan pada arah 1

ε2 = regangan pada arah 2

γ12 = regangan pada arah 1-2

εx = regangan pada arah x

εy = regangan pada arah y

γxy = regangan pada arah x-y

εf = regangan serat

εm = regangan matriks

ε f1 = regangan serat pada arah 1

ε f2 = regangan serat pada arah 2

γ f12 = regangan serat pada arah 1-2

ε m1 = regangan matriks pada arah 1

ε m2 = regangan matriks pada arah 2

Page 20: PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN … · volume serat, dievaluasi berdasarkan dua pengujian: Kekuatan tarik dengan ASTM ... Dengan segala keterbatasan yang ada penulis menyadari

γ m12 = regangan matriks pada arah 1-2

L = panjang sel

Lo = panjang spesimen uji tarik mula-mula

Lo = panjang spesimen uji tarik mula-mula

L1 = Panjang spesimen setelah mengalami uji tarik

ΔL = perubahan panjang sel

Wf = lebar serat

Wm = lebar matriks

ΔWf = perubahan lebar serat

ΔWm = perubahan lebar matriks

Af = daerah penampang serat

Am = daerah penampang matriks

ΔAf = perubahan daerah penampang serat

ΔAm = perubahan daerah penampang matriks

E = modulus of elasticity

Ef = modulus of elasticity serat

Gf = shear moduli serat

Vf = poisson rasio serat

Em = modulus of elasticity matriks

Gm = shear moduli matriks

Vm = poisson rasio matriks

E1 = modulus of elasticity pada arah 1

E2 = modulus of elasticity pada arah 2

G12 = shear moduli pada arah 1-2

V12 = poisson rasio pada arah 1-2

Ex = modulus of elasticity pada arah x

Ey = modulus of elasticity pada arah y

Gxy = shear moduli pada arah x-y

Vxy = poisson rasio pada arah x-y

ηxy = koefisien shear-coupling pada arah x-y

Ef1 = modulus of elasticity serat pada arah 1

Ef2 = modulus of elasticity serat pada arah 2

Page 21: PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN … · volume serat, dievaluasi berdasarkan dua pengujian: Kekuatan tarik dengan ASTM ... Dengan segala keterbatasan yang ada penulis menyadari

Gf12 = shear moduli serat pada arah 1-2

Vf12 = poisson rasio serat pada arah 1-2

Em1 = modulus of elasticity matriks pada arah 1

Em2 = modulus of elasticity matriks pada arah 2

Gm12 = shear moduli matriks pada arah 1-2

Vm12 = poisson rasio matriks pada arah 1-2

Vf = fraksi volum serat

vm = fraksi volum matriks

= berat pendulum

= jarak dari pusat rotasi pendulum ke pusat massa

= sudut pantul lengan ayun

= sudut naik awal lengan ayun

Page 22: PENGARUH ORIENTASI SERAT TERHADAP KEKUATAN … · volume serat, dievaluasi berdasarkan dua pengujian: Kekuatan tarik dengan ASTM ... Dengan segala keterbatasan yang ada penulis menyadari

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Grafik uji tarik ...................................................................................78

Lampiran 2. Hasil uji tarik komposit HDPE-serat pelepah salak ........................109

Lampiran 3. Hasil uji impak komposit HDPE-serat pelepah salak......................111

Lampiran 4. Hasil prediksi efektivitas komposit HDPE-serat pelepah salak ......112

Lampiran 5. Hasil uji komposisi serat pelepah salak ...........................................137

Lampiran 6. Hasil uji tarik serat pelepah salak tunggal .......................................138

Lampiran 7. Hasil uji IFSS serat pelepah salak tunggal ......................................139