i

ABSTRAK

PENERAPAN KRITERIA KEGAGALAN TSAI-HILL DALAM

ANALISIS DAN PREDIKSI KEGAGALAN SAMBUNGAN PIN

PADA PELAT KOMPOSIT GLASS/EPOXY

Oleh

Syarif Hidayat

NIM : 33611001

(Program Studi Doktor Aeronotika dan Astronotika)

Dalam penelitian ini, perilaku sambungan pin pada laminat komposit dengan arah

serat susunan lamina berbeda, telah diamati secara analitik, numerik dan

eksperimen.

Tujuannya adalah untuk menyelidiki tegangan, kekuatan, dan modus kegagalan

sambungan pin laminat komposit pada kondisi linear elastis . Untuk tujuan ini,

perangkat lunak ANSYS dan Matlab digunakan dalam proses analisis.

Metodologi penelitian untuk memodelkan masalah sambungan pin ini

menggunakan dua langkah utama: analisis tegangan, dan analisis kegagalan.

Pemodelan dua dimensi metode elemen hingga digunakan untuk analisis

tegangan, dengan quadrilateral isoparametric dipilih sebagai bentuk elemennya.

Berdasarkan hasil perhitungan pada masing-masing elemen dua-dimensi tersebut,

modus kegagalan yang terjadi terdeteksi oleh kriteria kegagalan Tsai-Hill.

Sifat dari bahan laminat gelas / epoxy diperoleh dari hasil pengujian tarik, tekan,

dan geser bidang, digunakan sebagai input-an untuk pemodelan numerik.

Program pengujian bahan menggunakan standar pengujian bahan internasional,

ASTM-D3039, ASTM-3410, dan ASTM-D7078, dilakukan guna memenuhi

kebutuhan tersebut.

Untuk menyelidiki dan memverifikasi dengan prediksi analitik perilaku mekanik,

dan untuk mengamati karakteristik kegagalan sambungan pin laminat komposit,

serangkaian percobaan dilakukan dengan tiga jenis konfigurasi laminat yang

berbeda, dengan masing masing delapan spesimen, jadi sebanyak 24 spesimen

digunakan dalam pengujian sambungan pin ini.

Pemodelan dengan ANSYS R.15 guna mendeteksi kegagalan sambungan pin.

Analisis tegangan dilakukan pada kurva characteristic curve selanjutnya

diinvestigasi dengan kriteria kegagalan Tsai-Hill.

Katakunci: Tegangan, modus kegagalan, sambungan pin, characteristic curve,

kriteria Tsai-Hill.

iii

ABSTRACT

APPLICATION OF TSAI-HILL FAILURE CRITERIA IN

ANALYSIS AND PREDICTION OF FAILURE OF PINNED

JOINTS IN GLASS/EPOXY COMPOSITE PLATE

By

Syarif Hidayat

NIM : 33611001

(Doctoral Program in Aeronautics and Astronautics)

In this study, behavior of pin-loaded laminated composites with different stacking

sequence and different dimensions has been observed numerically and

experimentally.

The aim is to investigate stresses, failure strength and failure mode of composite

laminates containing a pin loaded hole when the material exhibits linear and

elastic behavior. For this purpose, ANSYS R.15 and Matlab computer code was

used.

The logical methodology for modeling the joint problem uses the two major steps:

stress analysis, and failure analysis. A two-dimensional, finite element technique

was used for the stress analysis. The four-node quadrilateral isoparametric

element was chosen. Based on the two-dimensional state of stress of each element,

different failure modes were detected by a set of Tsai-Hill type failure criteria.

As the input for the model, the material properties of unidirectional glass/epoxy

material were characterized under tension, compression, and in-plane shear in

static loading conditions. An experimental program, by using standard

experimental techniques, ASTM-D3039, ASTM-D3410, and ASTM-D7078, was

performed for this purpose.

To investigate and verify to the analytical predictions of mechanical behavior,

and to observe the failure characteristics of the pin-loaded composites, a series of

experiments was performed with three different laminate configurations, in all,

over 24 specimens.

The stress distribution around the characteristic curve was performed using

ANSYS R.15. Stress analysis carried out on the characteristic curve further

investigated by the Tsai-Hill failure criterion.

Keywords: Stress, failure mode, pin joint, characteristic curve, Tsai-Hill criteria