PEMODELAN DAN ANALISIS STATIK PADA CURVED BEAM FUNCTIONALLY GRADED MATERIALS (FGM) MENGGUNAKAN METODE ELEMEN HINGGA (FEM)

Abstract

Material komposit telah banyak digunakan dalam aplikasi industri.  Material komposit ini memiliki keterbatasan seperti delaminasi (kerusakan kritis). Untuk mengatasi kekuranagn tersebut, maka dibuatlah kelas baru material komposit maju yang dikenal sebagai Functionally Graded Materials (FGM). Curved beams adalah bentuk beam yang melengkung yang banyak digunakan dalam aplikasi industri. Tujuan utama penelitian ini adalah untuk memodelkan FGM dengan bantuan software dan mengetahui distribusi sifat material, tegangan, dan deformasi dari curved beams FGM dengan beberapa variasi yang ditentukan. Dalam penelitian ini curved beam FGM dimodelkan menggunakan software Comsol Multiphysics 6.0 dengan menggunakan material ceramic dan metal. Beban diberikan di ujung curved beam dengan beban geser F = 50 kN dan dengan kondisi batas fixed-free end. Analisis statik menggunakan metode elemen hingga telah dilakukan dengan memvariasikan beberapa parameter seperti, arah gradasi, skema gradasi, dan nilai gradient indexs parameter. Dari hasil penelitiam ini menunjukkan bahwa arah gradasi radial, arah gradasi tangential, arah gradasi radial & tangential memiliki distribusi young modulus, tegangan (radial & tangential) dan defleksi (radial & tangential) yang berbeda-beda. Arah gradasi radial sangat mempengaruhi tegangan dan defleksi curved beam dibanding variasi arah gradasi lainnya. Skema gradasi Power-Law Function, Exponential I-Law Function, Exponential II-Law Function, Sinusoidal I-Law Function, Sinudoidal I-Law Function memiliki distribusi young modulus, tegangan (radial & tangential) dan defleksi (radial & tangential) yang nilainya berbeda-beda. Skema gradasi dengan fungsi Power-Law memiliki kekuatan material tertinggi dibanding skema gradasi lainnya. Nilai gradient indexs parameter akan mempengaruhi distribusi tegangan (radial & tangential) dan defleksi (radial & tangential) dalam curved beam. Dengan mengatur nilai gradient indexs parameter yang diinginkan akan terjadi perbedaan baik itu tegangan (radial & tangential) dan juga defleksi/perpindahan (radial & tangential) dengan material penyusunnya, namun perbedaan tersebut masih diantara tegangan (radial & tangential) dan juga defleksi/perpindahan (radial & tangential) material-material penyusunnya.