Studi Numerik Aplikasi Komposit Rami Sebagai Material Tahan Balistik Tipe IV

Rayhan Fikriandry, Rizal (2020) Studi Numerik Aplikasi Komposit Rami Sebagai Material Tahan Balistik Tipe IV. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img] Text
02111340000184-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only

Download (1MB) | Request a copy

Abstract

Konflik yang terjadi di dunia dapat berujung pada perseteruan bersenjata yang dapat menimbulkan korban luka dan korban jiwa. Pada saat ini, persenjataan yang paling umum digunakan adalah senjata api. Oleh sebab itu, dibutuhkanlah suatu perangkat pelindung yang sesuai, dalam upaya mencegah timbulnya terlalu banyak korban akibat penggunaan senjata api pada medan konflik. NIJ 0101.06 tipe IV adalah standar tertinggi yang dapat dijadikan acuan dalam pembuatan perangkat pelindung terhadap proyektil senjata api. Komposit adalah material yang umum digunakan sebagai bahan dasar pembuatan material tahan balistik. Pilihan pengaturan konfigurasinya yang nyaris tidak terbatas telah membuat komposit sebagai bahan dasar utama dalam pembuatan perangkat pelindung tahan balistik modern. Bermacam variasi serat aramid yang direkatkan polimer tertentu terbukti efektif dalam menahan laju serta menyerap energi kinetik proyektil senjata api. Sayangnya, selain biaya produksinya yang relatif tinggi, serat aramid yang terklasifikasi sebagai serat sintetis pun adalah salah satu sumber pencemaran lingkungan. Serat rami yang diketahui sebagai serat alami dengan potensi tinggi untuk menyaingi kualitas serat aramid dapat dijadikan sebagai penguat alternatif. Studi ini bertujuan untuk memanfaatkan pemodelan numerik menggunakan perangkat lunak finite element, untuk mensimulasikan aplikasi struktur komposit laminasi yang terbuat dari sejumlah lapisan komposit berbahan dasar epoksi-serat rami woven dengan ketebalan lamina tertentu sebagai material tahan balistik tipe IV sesuai standar NIJ 0101.06, dalam upaya mengetahui ketebalan optimal dari konfigurasi komposit yang dimaksud. Adapun hasil yang didapatkan dari penelitian ini adalah variasi pelat dengan jumlah lapisan sebanyak 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, dan 20 telah berhasil memenuhi standar penetrasi dan backface signature NIJ 0101.06 tipe IV. Diketahui bahwa penambahan jumlah lapisan membuat pelat secara keseluruhan membutuhkan energi lebih besar untuk terdeformasi. Namun, ini tidak memberikan pembenaran yang cukup untuk terus menambahkan jumlah lapisan. Karena kinerja tiap variasi pelat, yang diukur menggunakan kerja spesifik pelat, diketahui juga menurun seiring dengan bertambahnya jumlah lapisan. Adapun kerja spesifik pelat adalah sebesar 438,011 Joule/kg untuk pelat 12 lapis, 389,069 Joule/kg untuk pelat 13 lapis, 359,558 untuk pelat 14 lapis, 335,04 untuk pelat 15 lapis, 311,565 untuk pelat 16 lapis, 315,851 untuk pelat 17 lapis, 290,499 untuk pelat 18 lapis, 279,804 untuk pelat 19 lapis, dan 266,512 untuk pelat 20 lapis. Pelat dengan konfigurasi paling optimal adalah pelat 13 lapis, disebabkan seluruh lapisan pada pelat termanfaatkan dengan baik untuk menyerap atau mengalihkan energi, pelat tidak dalam bahaya kegagalan, dan kerja spesifik pelat memiliki nilai yang relatif tinggi dibandingkan variasi pelat lainnya. ========================================================================================================================Conflicts in the world may become armed aggression which can end in injuries and deaths. Currently, the most common type of arms that is being used are firearms. Therefore, in an effort to prevent the emergence of too many casualties because of firearms, an appropriate protective equipment is needed. NIJ 0101.06 type IV is the highest standard that can be used as a reference to develop protective equipment against firearms projectile. Composite is a material that is commonly used as a base for making ballistic resistant material. Its nearly limitless choice of configurable settings has made composite a key material to develop modern ballistic resistant protective equipment. Various variations of aramid fibers bonded together by certain polymers have proven to be effective on stopping firearms projectiles and absorbing its kinetic energy. Unfortunately, apart from the relatively high production costs, aramid fibers which are classified as synthetic fibers are also a source of environmental pollution. Ramie fibers are known as natural fibers that have the potential to compete with aramid fiber as a reinforcement for composite material. This study aims to utilize numerical modeling using finite element software, to simulate the application of laminated composite structure from a number of epoxy-woven ramie fibers layer with a certain thickness as a type IV ballistic resistant material, according to NIJ 0101.06 standards, in an effort to find the optimal amount of layers of the intended composite configuration. The results obtained from this study is plate variations with 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, and 20 number of layers have succeeded to meet the penetration and backface signature standard of NIJ 0101.06 type IV. It is also known that increasing the number of layers makes the plate require more energy to be deformed. However this does not provide sufficient justification of continuing to increase the number of layers. Because each plate’s variation performance, which is measured by calculating the plate’s specific work, is also known to decreases along with the increase of number of layers. The specific work for each plate variation is 438,011 Joules/kg for 12 layers, 389,069 Joules/kg for 13 layers, 359,558 Joules/kg for 14 layers, 335.04 Joules/kg for 15 layers, 311,565 Joule/kg for 16 layers, 315,851 Joules/kg for 17 layers, 290,499 Joules/kg for 18 layers, 279,804 Joules/kg for 19 layers, and 266,512 Joules/kg for 20 layers. The plate with the most optimal configuration is the 13-layer plate, because all layers on the plate are properly utilized to absorb or dissipate energy, the plate is not in imminent danger of failure, and the plate’s specific work has a relatively high value compared to other plate variations.

Item Type: Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords: balistik tipe IV; serat rami; epoksi; finite element; simulasi; ballistic resistant type IV; ramie fiber; epoxy; finite element; simulation;
Subjects: T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA418.9 Composite materials. Laminated materials.
Divisions: Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User: Rayhan Fikriandry Rizal
Date Deposited: 28 Aug 2020 09:01
Last Modified: 28 Aug 2020 09:01
URI: http://repository.its.ac.id/id/eprint/81563

Actions (login required)

View Item View Item