11 research outputs found
Analisis Simulasi dan Eksperimental Dampak Balistik Penetrasi dari Peluru Terhadap Fiber Metal Laminate
No full textMaterial tahan peluru mempunyai peranan sangat penting sebagai alat pendukung
militer dalam rangka tugas operasi di bidang pertahanan dan keamanan. Investigasi respon
dari material terhadap beban impak balistik sangat penting ketika perancangan material
armor atau material tahan peluru yang lebih baik. Soft body armour umumnya menggunakan
lapisan tunggal serat kevlar (aramid) untuk melindungi dari serangan peluru hingga standard
tingkat III-A. Penetrasi dari peluru menyebabkan kevlar mengalami deformasi yang
menekan ke arah dalam (shock wave) pada saat menyerap laju energi peluru sehingga energi
ini diteruskan mengenai tubuh pengguna sebagai tumpuan rompi. Idealnya, soft body armour
harus seefektif dan seringan mungkin sehingga tidak mempengaruhi mobilitas penggunanya.
Kevlar dapat digabung dengan bahan lain dalam bentuk komposit laminat/berlapis untuk
meningkatkan ketahanan balistik nya. Perpaduan antara plat aluminium yang memiliki
kekuatan dan ketahanan impak yang baik serta kepadatan (density) yang rendah dengan
komposit kevlar/epoxy memiliki struktur yang kuat, sifat peredam yang baik (vibration
damping), dan ketahanan tinggi terhadap beban dinamis dalam bentuk berlapis fiber metal
laminate (FML) dapat dilakukan sebagai pembuatan material tahan peluru.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui fenomena yang terjadi akibat penetrasi dari
peluru yang meliputi kedalaman penetrasi, kerusakan, kegagalan, struktur makro dan
microstructure pada FML. Pengujian balistik secara eksperimen dilakukan sesuai dengan
standard level dari National Institute of Justice (NIJ Standard 0101.06 level III-A)
menggunakan senjata pistol metrillo dengan peluru bentuk hidung hemispherical kaliber 9
mm full metal jacket (FMJ) dengan inti timah bermantel kuningan dengan jarak tembak 5 m
dan sudut serang normal (90° terhadap target sampel). Simulasi numerik dilakukan dengan
menggunakan model material Johnson-Cook untuk plat aluminium dan model material
orthotropik untuk kevlar/epoxy. Kedua model material didekatkan dengan hasil uji tarik
secara eksperimen. Kriteria kerusakan dimodelkan dengan (damage model Johnson-Cook)
untuk plat aluminium dan kriteria kegagalan Hashin untuk kevlar/epoxy. Manufaktur
berlapis mengalami kegagalan delaminasi dengan pemodelan kriteria stress ikatan (bonded).
FML dibuat dengan konfigurasi tiga lapisan, terdiri dari dua lembar plat aluminium 5083
tebal 2 mm pada permukaan luar dan kevlar/epoxy sebanyak empat layer sebagai inti (core).
FML divariasikan dengan plat berlubang pada lapisan pertama dengan diameter lubang 3
dan 5 mm serta posisi penetrasi peluru pada daerah lubang.xvi
Hasil eksperimen dan simulasi menunjukkan plat Al tunggal dan kevlar/epoxy sebagai
bahan penyusun FML tertembus oleh peluru dengan karakteristik dampak dampak dan
kerusakan yang berbeda. Plat Al tunggal tertembus dengan kegagalan pembentukan kelopak
(petaling) di bagian sisi belakang serta tersebarnya patahan dimple di sekitar area kelopak
yang menandakan terjadinya patahan ulet sedangkan kevlar/epoxy tertembus oleh peluru
dengan kegagalan fracture serat pada benang primer dan terjadinya fiber pull-out, fiber
stretching dan serat yang terputus. Penggabungan dua material menjadi satu dalam bentuk
laminasi (FML) dapat menahan laju dari peluru dengan menembus lapisan pertama (Plat Al)
dan lapisan kedua (kevlar/epoxy) sedangkan lapisan terakhir (back plate) terdeformasi
membentuk tonjolan (bulge). Kegagalan pada FML pada lapisan pertama dan kedua mirip
dengan masing-masing penyusun bahan sedangkan untuk manufaktur berlapis dari FML,
kegagalan yang terjadi adalah delaminasi antar lapisan. Hal ini juga dibuktikan dari hasil
simulasi yaitu distribusi tegangan pada seluruh lapisan ketika penetrasi awal peluru dan
delaminasi akibat laju dari peluru.
Plat berlubang pada lapisan pertama FML dapat menahan laju dari peluru dengan efek
dampak yang berbeda-beda. Semakin besar diameter lubang menyebabkan tonjolan (bulge)
sisi belakang semakin dalam. Kecuali FML berlubang 5 mm dengan posisi penetrasi ditegah
lubang yang tertembus oleh peluru. Posisi penetrasi peluru di tengah pola pusat persegi
lubang memberikan efek dampak pembentukan tonjolan yang paling kecil dengan
penurunan kecepatan awal dan akhir peluru yang lebih cepat sehingga menyerap seluruh
energi kinetik dari peluru dengan cepat. Secara makroskopik dan simulasi memperlihatkan
perubahan arah peluru terhadap insiden awalnya ketika penetrasi pada plat berlubang
sehingga tonjolan (bulge) lapisan terakhir (back plate) tampak tidak simetris antara sisi atas
dan bawah
EFEK VARIASI ARUS DAN WAKTU PENCELUPAN PADA PROSES ELECTROPLATING PLAT BAJA KOMERSIL TERHADAP KETEBALAN LAPISAN DAN LAJU KOROSI
No full textPenelitian ini dilakukan di Laboratorium Jurusan Teknik Mesin Universitas Tadulako dengan tujuan untuk mengetahui efek variasi arus dan waktu pencelupan terhadap ketebalan lapisan dan laju korosi pada proses electroplating plat baja komersil dengan menggunakan pelapis nikel. Proses electroplating dilakukan dengan variasi kuat arus sebesar 3,6,9, dan 12 ampere dengan waktu pencelupan 1800 dan 3600 detik. Setelah itu dilakukan proses pengkorosian dengan waktu yang sama untuk semua spesimen yaitu 3600 detik.Hasil pengujian ketebalan lapisan tertinggi diperoleh pada waktu pencelupan 3600 detik dengan arus 12 ampere yaitu sebesar 0,93 mm dan ketebalan lapisan terendah pada waktu pencelupan 1800 detik dengan arus 3 ampere yaitu 0,48 mm. Semakin lama waktu pelapisan dan kuat arus maka semakin kecil nilai laju korosi. Semakin tebal lapisan pelindung nikel di permukaan, maka spesimen memiliki ketahanan korosi yang semakin baik, yaitu pada arus 12 ampere dengan waktu electroplating 3600 detik sebesar 25909,14 mpy terutama bila dibandingkan dengan spesimen yang tidak dilapisi mengalami laju korosi yang paling besar yaitu sebesar 111318,37 mpy.Kata kunci : electroplating, waktu, kuat arus, ketebalan, laju korosi, plat baja komersil, nikel, katoda, mp
EFFECT OF DRILLING PARAMETERS ON THRUST FORCE AND DELAMINATION DAMAGE OF DRILLED RAMIE WOVEN – COIR FIBER HYBRID COMPOSITES
No full textThis study examines the effect of spindle speed and feed rate variations on the delamination mechanism and thrust force of hybrid composite materials reinforced with ramie weave and coir fibers. The specimen was made with a volume fraction of 30%, consisting of 6 layers of woven ramie, with the remainder being coir. The drilling process is divided into four main phases, showing changes in thrust force at each stage. The results indicate that an increase in feed rate tends to increase thrust force and cause microstructural damage such as delamination and fiber pull-out. At a feed rate of 0.26 mm/rev and a spindle speed of 1500 RPM, the maximum thrust force is reached, indicating the most severe damage. The delamination factor is higher on the exit side compared to the entry side, especially at higher spindle speeds. Tensile tests show a significant decrease in the tensile strength of the composite material due to drilling, with the highest tensile stress achieved at a spindle speed of 1500 RPM and a feed rate of 0.1 mm/rev, although still lower than the sample without holes. The combination of high feed rate and high spindle speed increases the risk of material damage, but the proper selection of drilling parameters can help minimize damage and maintain the mechanical integrity of the composite material. This study provides important insights for industrial applications where mechanical strength and drilling efficiency are crucial
Analisis Simulasi Numerik Defleksi Balok Baja ST60 dengan Variasi Pembebanan dan Tumpuan
No full textThis research aims to analyze the deflection that occurs through numerical simulation using Ansys Software in static structural modeling on an ST 60 steel square beam. The variables in this study are loads of 10, 15, and 20 N, as well as the types of supports, namely fixed-fixed, fixed-roller, and hinge-roller. The results show that the larger the load, the greater the deflection that occurs. The maximum deflection occurs at a load of 20 N. The fixed-fixed and hinge-roller supports show maximum deflection at a distance of 400 mm, while the fixed-roller support shows maximum deflection at a distance of 450 mm. Among the three types of supports used in this study, the simple support (hinge-roller) results in greater deflection compared to the fixed-fixed and fixed-roller supports. The hinge-roller support results in a deflection of 1.212 mm, the fixed-roller support results in a deflection of 0.541 mm, and the fixed-fixed support results in a deflection of 0.302 mm.
CHARACTERISTICS OF SUGARCANE FIBER COMPOSITE REINFORCED WITH MALAPOGA WOOD COATING
No full textRapid technological developments have led to an increased demand for composite materials. However, composite materials utilizing natural fibers, such as sugarcane bagasse fiber, have not been fully optimized. This study aimed to analyze the characteristics of sugarcane bagasse fiber-reinforced composites with a Malapoga wood coating, focusing on the Modulus of Elasticity (MOE) and Modulus of Rupture (MOR). The primary material used in this research was Malapoga wood (Toona Ciliata M. Roem), which was treated with a mixture of sugarcane bagasse fiber and epoxy in volume ratios of 30%:70%, 40%:60%, and 50%:50%. The composites were then coated with Malapoga wood under cold pressure. Specimens and bending strength testing procedures followed ASTM D143 standards. Macro photographs of the fracture cross-sections of the test specimens were taken to determine the failure mechanism. The test results indicated that the composite with a 50%:50% composition exhibited highest MOE and MOR values compared to the other compositions. The maximum modulus of elasticity (MOE) at 50% was 70,256.67 kg/cm², and for 50% MOR, it was 716.36 Kg/cm². The mixture of sugarcane bagasse fiber with epoxy produced a denser coating on the Malapoga wood
Experimental and Numerical Study on the Impact of Air Gaps Between Layers on the Ballistic Performance of Steel-Rubber Laminated Composites
No full textLaminated steel–rubber composites are widely recognized for their capability to absorb and dissipate impact energy, making them promising candidates for ballistic protection. Despite their potential, the specific role of internal air gaps in influencing ballistic resistance has not been thoroughly explored. This research focuses on assessing how different air gap configurations affect the protective performance of these layered composites. A series of ballistic tests were carried out using 9 mm caliber hemispherical projectiles, supported by finite element simulations to replicate and validate the observed behaviors. Tests were conducted on specimens with varying air gaps between layers, including a configuration without any gap. The lowest penetration depth was observed in the specimen with no air gap, registering 6.502 mm in the experimental data and 6.885 mm in the simulation. Conversely, the highest penetration was recorded in the 3 mm air gap setup, reaching 10.357 mm and 10.092 mm for experimental and simulation results, respectively. Interestingly, the 2 mm air gap condition exhibited a notable rise in projectile kinetic energy, peaking at 547.6 J at 9.175 × 10⁻⁵ seconds, which then stabilized. These findings indicate that although greater air gaps allow deeper projectile intrusion, they effectively prevent back plate damage by concentrating stress absorption on the front layers. Overall, the study demonstrates that air gap design plays a critical role in controlling energy distribution and enhancing the impact resistance of steel–rubber composites
Analisis Kandungan Silikon Karbida (SiC) Sebagai Filler Terhadap Peningkatan Kekerasan Pada Metal Matrik Komposit
No full textMetal Matrix Composite is one of the metal composites that utilize aluminum alloy as a matrix in its fabrication. MMC has better specifications than the conventional materials it forms because it is light, ductile, with better hardness properties. The aluminum alloy as the matrix in this study has good mechanical properties but relatively low hardness values, especially type 2xxx aluminum containing Al-Cu or duralumin. By adding silicon carbide (SiC) ceramic content which acts as a filler in the manufacture of MMC it aims to increase the hardness value through a strengthening mechanism by analyzing the distribution of filler particles to the matrix. Using the sintering method with temperature variations that affect the mechanical properties of MMC. From the tests carried out the MMC specimens experienced an increase of 7.06% with the highest hardness value at 300oC sintering temperature of 71.6 HRB. With a SiC content of 14.42% Wt. Then it was observed using a Scanning Electron Microscope (SEM) that the distribution of SiC particles experienced an even distribution and bonded to the aluminum matrix thereby reducing porosity and increasing the hardness value of the MMC material.Metal Matrik Komposit merupakan salah satu komposit logam dengan memanfaatkan paduan aluminium sebagai matrik dalam fabrikasinya. MMC memiliki spesifikasi lebih baik dari material konvensional pembentuknya baik karena sifatnya yang ringan, ulet, dengan sifat kekerasan yang lebih baik. Aluminium paduan sebagai matrik dalam penelitian ini memiliki sifat mekanik yang baik tetapi dengan nilai kekerasan yang terbilang rendah, khususnya pada aluminium tipe 2xxx yang mengandung unsur Al-Cu atau lebih dikenal sebagai duralumin. Dengan menambahkan kandungan keramik silikon karbida (SiC) yang berperan sebagai filler dalam pembuatan MMC bertujuan untuk meningkatkan nilai kekerasan melalui mekanisme penguatan dengan menganalisis persebaran partikel filler terhadap matrik. Metode penelitian yaitu sintering dengan variasi temperatur sehingga mempengaruhi sifat mekanik MMC. Dari pengujian yang dilakukan spesimen MMC mengalami peningkatan 7,06 % dengan nilai kekerasan tertinggi pada temperatur sinter 300oC sebesar 71,6 HRB. Dengan kandungan SiC sebesar Wt 14,42%. Kemudian diamati menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM) persebaran partikel SiC mengalami pemerataan dan saling mengikat tarhadap matrik aluminium sehingga mengurangi porositas dan meningkatkan nilai kekerasan material MMC
PENGARUH PERENDAMAN CYROGENIC TERHADAP SIFAT KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO PADA FCD-45
No full textFCD-45 nodular cast iron is a type of cast iron. to improve the mechanical properties of FCD-45 iron can be done through a direct cooling process. In direct cooling of liquid nitrogen -1930C it can be seen the effect on the increase in hardness properties and changes in microstructure (ferrite, pearlite, graphite). The process of direct cooling of liquid nitrogen -1930C which was carried out included cyrogenic immersion for 72 hours and 120 hours (holding time). The results showed that the effect of direct cooling increased the hardness of the specimen and gave changes to ferrite, pearlite and graphite on the FCD-45 iron microstructure. an increase of 6.83 HRB for a holding time of 120 hours. For the FCD-45 microstructure, it underwent a change where there was addition of ferrite, pearlite and graphite and it was more evenly distributed than the As-cast specimen
ANALISIS TEORITIS DAN EKSPERIMENTAL DEFLEKSI PADA KAYU DENGAN VARIASI JENIS DAN POSISI PERLETAKAN
No full textThis study aims to determine the value of the deflection of the wood theoretically and experimentally. This study used wood as a test materil with variations in the types of malapoga, teak and palapi. Variations in the position of the placement, A1 = 30 mm x 20 mm, A2 = 25 mm x 24 mm, A3 = 20 mm x 30 mm, using staples at a distance of L/2 mm from the pedestal. The research was conducted at the Mechanical Engineering Laboratory, Faculty of Engineering, Tadulako University. The results showed that the modulus of elasticity of malapoga wood was 630.63 N/mm², teak 1165.36 N/mm², and palapi wood with a value of 1412.00 N/mm². While the maximum deflection value occurs in Malapoga wood with 30 mm x 20 mm placement with a value of 41.32 mm (theoretical), 6.77 mm (experimental), 25 mm x 24 mm placement 28.69 mm (theoretical), 4.91 mm (experimental), 20 mm x 30 mm placement 18.36 mm (theoretical), 4.22 mm (experimental), for teak wood placing 30 mm x 20 mm with a value of 22.35 mm (theoretical), 5.77 mm (experimental), placing 25 mm x 24 mm 15.52 mm (theoretical), 4.57 mm (experimental), placement of 20 mm x 30 mm 9.93 mm (theoretical), 3.77 mm (experimental), while for palapi wood with a position of 30 mm x 20 mm with a value of 18.44 mm (theoretical), 5.13 mm (experimental), placement of 25 mm x 24 mm 12.81 mm ( theoretical), 4.48 mm (experimental), 20 mm x 30 mm placement 8.20 mm (theoretical), 3.39 mm (experimental). Based on the results of this study, it can be explained that as the moment of inertia increases, the deflection value decreases
PENGARUH KECEPATAN LAS TERHADAP DISTORSI HASIL PENGELASAN SMAW DENGAN SIMULASI NUMERIK
No full textThis study aims to determine the effect of welding speed on the distortion of SMAW welding results. Using a welding speed of 5.21mm/s, 4mm/s, with a v seam of 60° and a welding current of 80 Amperes, using a 120 mm x 100 mm specimen. This research was conducted experimentally and in simulation at the Tadulako University Mechanical Engineering Computing and Simulation Laboratory. And simulation testing using ANSYS Workbench 15.0 with transient thermal and static structural analysis models. The results of the welding speed test for the distortion of SMAW welding results. Shows that, the faster the welding time, the smaller the increase in the distortion value in the material, conversely, the longer the welding time, the greater the increase in the distortion value, this occurs due to the effect of welding speed. bigger and vice versa. The biggest distortion value is at a welding speed of 3.4 mm/s of 0.0125° in the experimental and 0.0095° in the numerical simulation, while the smallest distortion value is at a welding speed of 5.21 mm/s of 0.0052° in the experimental and 0.0037° in numerical simulations
