Analisis Simulasi dan Eksperimental Dampak Balistik Penetrasi dari Peluru Terhadap Fiber Metal Laminate
| Main Author: | Majid, Muhammad Syaiful Fadly Abdul |
|---|---|
| Format: | Thesis NonPeerReviewed |
| Terbitan: |
, 2020
|
| Subjects: | |
| Online Access: |
http://repository.ub.ac.id/183596/ |
Daftar Isi:
- Material 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.