BAB IITEORI DASAR

Komposit terbentuk dari susunan lamina membentuk laminat. Lamina adalah lapisan tipis suatu material yang menyusun komposit. Tebal suatu lamina sama dengan ketebalan dimana plane stress dan plane strain terjadi. Laminat adalah tumpukan 2 atau lebih lamina dengan orientasi tertentu. Ilustrasi gambarnya di bawah ini : Sumber : http://www.fao.org/docrep/007/ad416e/ad416e05.htmSetiap lamina punya system koordinat yang disebut sistem koordinat lamina. Sistem koordinat lamina adalah sistem koordinat yang menunjukan sifat material dalam lamina dengan notasi sumbu x, y, z. Selain itu system koordinat laminat juga menunjukan sifat komposi secara keseluruhan (laminat) akibat dari pengaruh orientasi penyusunan lamina-lamina dengan notasi berupa 1, 2, 3.

Jenis-jenis laminat berdasarkan orientasi lamina adalah :1. Laminat simetri adalah lamina yang mempunyai sifat atau karakteristik mid-plane nya mempunyai jarak yang sama dengan setiap lamina dan cerminan lamina tersebut. Contohnya 0,90,45,45,90,0. Gambarnya dibawaha ini :

2. Laminat asimetris atau tidak simetris adalah lamina yang tiap laminanya dengan orientasi tertentu tidak mempunyai jarak yang sama dengan cerminannya terhadap mid-plane. Contohnya 0,90,45,0,90,45.3. Laminat antisimetris adalah laminat yang mempunyai susunan orientasi berkebalikan terhadap mid-planenya. Contohnya , laminat yang terdiri dari 2 lamina dikatakan laminat antisimetris jika susunan laminatnya : a/(-a) berarti susunannya 90,-90.4. Laminat cross ply adalah laminat yang disusun dengan urutan 0/90/90/0 untuk laminat simetris atau 0/90/0/90 untuk laminat tidak simetris.

Setiap lamina merasakan suatu tegangan berupa stress in plane dan stress out plane. Stress in plane adalah semua tegangan yang terjadi pada lamina. Tegangan yang termasuk kategori stress in plane adalah tegangan normal dan geser. Stress out plane adalah suatu tegangan yang berada di luar bidang lamina. Tegangan yang termasuk kategori stress out plane adalah momen bending dan momen puntir. Selain itu jenis pembebanan lainnya adalah pembebanan higrotermal. Pembebanan higrothermal terjadi karena kemampuan material penyusun komposit yang mungkin berbeda dalam respon perubahan volume terhadap temperature. Sementara itu, kemampuan material dalam penyerapan air juga dapat menyebabkan pembebanan higrotermal. Praktikum teori laminat klasik diperlukan dan didapatkan beberapa konstanta teknik. Konsatanta teknik ini dapat menunjukan sifat mekanik dari material laminat. Konstanta-konstanta yang diperlukan adalah : a) =. Menggambarkan kemampuan material untuk berubah volumenya akibat pengaruh temperatur b) = Menggambarkan kemampuan material untuk berubah volumenya akibat penyerapan uap airc) E= Modulus Elastisitasd) G= Modulus gesere) v= poisson ratioDalam teori laminat klasik terdapat 2 kriteria kegagalan yaitu : 1. First Ply Failure (FPF)Kriteria kegagalan komposit saat satu lamina di dalam laminat mengalami kegagalan pertama kali akibat pembebanan. Bila hal ini terjadi, belum tentu seluruh laminat itu akan langsung mengalami kegagalan, tapi lamina-lamina lain akan mengalami kegagalan secara bertahap. Daerah yang berwarna gelap adalah first ply failure envelope.

Sumber : http://help.solidworks.com/2013/English/SolidWorks/cworks/r_Guidelines_for_Selecting_Failure_Criterion_2.htm?id=2fe459a2e2594ea3a764e8d90aea4de0

2. Last Ply Failure (LPF)Kriteria kegagalan komposit berupa kegagalan seluruh laminatnya karena sudah tidak mampu lagi menerima pembebanan Daerah dari failure loci pada lapisan lapisan yang telah mengalami degradasi disebut last ply failure. LPF tidak selalu merupakan kegagalan terakhir dari suatu laminat. Untuk menentukan kegagalan terakhir dari suatu laminat kita harus memperhitungkan LPF dan FPF envelope.

Sumber : http://classes.mst.edu/civeng120/lessons/failure/theories/index.htmlDalam aplikasinya, kegagalan pada laminat bisa terjadi secara FPF. Kemudian setelah itu baru laminat gagal secara LPF. Namun ada juga laminat yang gagal langsung secara LPF, tanpa mengalami kegagalan secara FPF. Di dalam praktikum ini, kami menggunakan program GENLAM. Dengan program tersebut, kita dapat mendapatkan sifat-sifat komposit dalam bentuk matriks kekakuan. Matriks kekakuan menghubungkan deformasi yang terjadi akibat gaya yang diberikan. Dimensi panjang dan lebar pelat laminat mempunyai unit panjang, sedangkan tebal laminat didefinisikan dari tebal yang dimiliki oleh tebal lapisan. Oleh sebab itu matriks kekakuan absolut memiliki dimensi. Matriks kekakuan dinormalisasi terhadap ketebalan laminat. Matriks kekakuan absolut memiliki format sebagai berikut:

keterangan : N = beban-beban yang bekerja pada bidang (in-plane loads) di arah 1, 2 atau 6. M = momen akibat bending atau puntir (bending or torsional moments) 0 = regangan pada bidang (in-plane deformations) k = kelengkungan (curvatures) A = matriks kekakuan bidang (in-plane stiffness matrix) yang menghubungkan beban dan regangan yang bekerja pada bidang. D = matriks kekakuan bending (flexural stiffness matrix) yang menghubungkan momen dengan kelengkungan. B = matriks kekakuan kopel (coupling stiffness matrix)

Dalam aplikasinya, kegagalan pada laminat bisa terjadi secara FPF. Kemudian setelah itu baru laminat gagal secara LPF. Namun ada juga laminat yang gagal langsung secara LPF, tanpa mengalami kegagalan secara FPF. Dalam software GENLAM inipun kita juga bisa mengetahui kegagalan apa yang terjadi pada laminat. Skema perhitungan dalam Teori Laminat Klasik:

Sumber : http://www.google.com/patents/US5554430Ada 2 jenis pembebanan pada program GENLAM ini yaitua. Pembebanan mekanikPembebanan yang diberikan kepada material komposit dari luar, seperti beban tarik, beban geser, atau momen lentur. b. Pembebanan higrotermalPembebanan ini ditentukan oleh temperatur operasi dan kadar penyerapan uap air. Meskipun tidak terkena pembebanan mekanik, namun suatu komposit polimer (terutama yang menggunakan matriks dari polimer komposit) dapat mengalami penurunan kekuatan mekanik dan perubahan pada modulus elastisitasnya akibat penyerapan ai