Purwanto, Helmy (2018) Karakterisasi Plat Berlapis (Sandwich-Like Plate) sebagai Bahan Plat Tahan Peluru. Doctor thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Pertahanan merupakan salah satu bidang yang perlu mendapatkan perhatian khusus dalam sebuah negara yang berdaulat untuk menjaga dan mempertahankan keamanan serta kedaulatannya. Salah satu alat untuk mempertahankan dan menjaga dari serangan lawan dan juga dapat digunakan untuk menyerang lawan adalah kendaraan tempur (Ranpur). Ranpur merupakan kendaraan khusus militer yang dapat digunakan pada segala medan, mamapu membawa personel, peralatan khusus, dengan sistem persenjataan untuk menyerang dan juga harus mampu menahan serangan fisik termasuk serangan senjata dari lawan guna melindungi pengendara, penumpang dan barang yang dibawanya. Sehingga dalam kontruksinya, Ranpur diperlukan material tahan peluru. Baja merupakan salah satu material yang dipakai dan dikembangkan sebagai kontruksi Ranpur. Baja mempunyai kekuatan, keuletan dan kekerasan yang tinggi serta mampu dimodifikasi dan dimanufaktur dengan mudah. Baja dapat ditingkatkan kekerasannya dengan perlakuan panas celup dan di tingkatkan ketangguhannya dengan temper. Baja dapat diaplikasikan dengan material lain dalam bentuk komposit laminar/sandwich/berlapis untuk meningkatkan ketangguhan balistiknya. Karet merupakan salah satu material yang mempunyai elastisitas dan daya redam yang baik tetapi mempunyai kekuatan dan kekakuan yang rendah. Baja dan karet dapat dimanufaktur dalam bentuk sandwich menjadi panel tahan balistik. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui dampak balistik meliputi bentuk lubang, kedalaman lubang, struktur makro dan mikro pada panel sandwich baja dan karet. Ekperimen test dilakukan dengan menembak panel menggunakan proyektil deformabel kaliber 5.56 x 45 MU4-TJ. Proyektil ditembakkan dari senapan api laras panjang pada jarak 15 meter dengan sudut serang normal. Simulasi numerik berbasis elemen hingga dengan model material sesuai persamaan Johnson-Cook untuk baja dan Mooney–Rivlin untuk material karet. Panel balistik divariasikan menjadi plat tunggal keras dan lunak dengan masing masing ketebalan 6 mm. Plat berlapis dengan masing masing ketebalan 6 mm dengan penambahan dengan karet ketebalan 0, 2, 4 dan 6 mm. Pada plat berlapis divariasikan juga kekerasan plat yaitu lunak dan keras pada plat bagian depan. Hasil ekperimen dan simulasi menunjukkan panel tunggal plat baja lunak maupun plat baja keras dapat tertembus oleh proyektil dengan karakter dampak yang berbeda. Plat lunak tunggal tertembus dengan model petaling dan fragmentation. Model petaling ditandai dengan terbentuknya kelopak pada sisi depan dan belakang. Model fragmentation ditandai dengan besarnya diameter lubang lebih besar dari diameter proyektil serta ditemukan serpihan kecil disekirar lokasi pengujian. Sedangkan plat keras tunggal tertembus dengan model plugging, yang ditandai dengan patahan geser pada dinding lubang dan ditemukannya plug pada lokasi pengujian. Secara maksoskopik dan mikroskopik, plat lunak tertembus akibat deformasi plastis dan terlihat butir oval yang terdeformasi searah laju proyektil. Sedangkan pada plat keras baik secara makoskopik dan mikroskopik sedikit ditemukan deformasi disekitar lubang balistik. Dari hasil simulasi juga dibuktikan bahwa plat lunak tertembus akibat deformasi plastis panel karena tertusuk oleh proyektil yang runcing/tajam. Sedangkan pada plat lunak terjadi tegangan maksimal yang tinggi pada panel sehingga mengalami kegagalan. Panel plat berlapis mampu menahan laju proyektil. Proyektil hanya mampu menembus lapisan pertama baik pada variasi plat lunak maupun plat keras. Dampak balistik pada plat lapisan pertama mirip dengan plat tunggal untuk plat lunak dan plat keras. Pada plat lapisan kedua terbentuk tonjolan pada sisi belakang dengan kegagalan deformasi serta tidak terlihat retakan. Penambahan karet dan penambahan ketebalan karet secara ekperimen tidak menunjukkan perbedaan signifikan. Penambahan lapisan karet dan penambahan ketebalan karet pada panel balistik berlapis tidak secara signifikan merubah dampak balistik dibandingkan dengan panel berlapis tampa karet. Tetapi dengan menggunakan simulasi dapat dibuktikan bahwa pembuatan panel yang independen susunan antar lapisannya mampu membuat batas tegangan antara lapisan pertama dan selanjutnya. Tegangan maksimal yang diterima lapisan pertama tidak secara langsung diteruskan ke lapisan selanjutnya sehingga kerusakan balistik pada lapisan selanjutnya dapat diminimalisir.
English Abstract
Defense is one area that needs special attention in a sovereign country to keep and maintain its security and sovereignty. Combat vehicle (Ranpur) is one of the tools to defend and guard against the opponent attack. It can also be used to attack the opponent. Ranpur is a special military vehicle that can be used on all terrain to carry personnel, special equipment, with weapon systems to attack and it should be able to withstand physical attacks including weapons of the opponent to protect the rider, passengers and the goods it carries. Thus Ranpur bulletproof material is required in the construction. Steel is one of the materials used and developed as Ranpur construction. Steel has the strength, hardiness, and high hardness. In addition, it can also be modified and manufactured easily. Steel can be increased in hardness by heat treatment of dyes and increased in toughness with temperatures. Steel can be applied to other materials in the form of laminar/sandwich/layered composites to enhance the ballistic toughness. Rubber is one of the materials that have a good elasticity and damping power but has a low strength and stiffness. Steel and rubber can be manufactured in the form of sandwiches into ballistic resistant panels. This study aims to determine the impact of ballistics including hole shape, hole depth, macro and microstructure on steel sandwich panel and rubber. Test experiments are performed by firing the panels using a 5.56 x 45 MU4-TJ deformable projectile. The projectile is fired from a long-barreled fire gun at a distance of 15 meters with a normal attack angle. Element-based numerical simulation up to Johnson-Cook equation model for steel and Mooney-Rivlin for rubber material. Ballistic panels are varied into single hard and soft plates with 6 mm thickness respectively. Layered plates with each thickness of 6 mm with the addition of rubber thickness of 0, 2, 4 and 6 mm. Layered plates are also varied based on the hard and soft hardness of the plate on the front plate. Experimental results and simulations show that single panels of soft steel plates and hard steel plates can be penetrated by projectiles with different impact characters. Single soft plate impregnable with petaling and fragmentation models. Petaling model is characterized by the formation of petals on the front and rear. The fragmentation model is indicated by the larger diameter of the hole larger than the diameter of the projectile as well as the small fragments detected by the test site. While single hard plates penetrated with the plugging model, which is marked by a sliding fracture on the wall of the hole and the discovery of a plug on the test location. Maximally and microscopically, the soft plate is impregnated by plastic deformation and a deformed oval grain is deformed in the direction of the projectile rate. While on the hard plate both in macroscopic and microscopic little-found deformation around the ballistic hole. From the simulation results, it has been proven that soft plate impregnable due to plastic deformation of the panel because it was punctured by a taper/sharp projectile. While the soft plate occurs a high maximum voltage on the panel resulting in failure. Plated layered panels are able to withstand projectile speed. The projectile is only able to penetrate the first layer on either soft or hard plates. The ballistic impact on the first coating plate is similar to a single plate for soft and hard plates. On the second layer, plate forms a bulge on the back side with deformation failure and no visible cracks. The addition of rubber and the addition of rubber thickness experimentally show no significant difference. The addition of rubber coating and the addition of rubber thickness to the layered ballistic panel do not significantly change the ballistic impact compared to the rubber-coated panels. However, using the simulation can be proved that the making of independent panels arrangement between layers is able to create a voltage limit between the first layer and the next layer. The maximum voltage received by the first layer is not directly forwarded to the next layer so that the ballistic damage to the next layer can be minimized.
Other obstract
-
| Item Type: | Thesis (Doctor) |
|---|---|
| Identification Number: | DIS/623/PUR/k/2018/061804667 |
| Uncontrolled Keywords: | MILITARY ENGINEERING |
| Subjects: | 600 Technology (Applied sciences) > 623 Military and nautical engineering |
| Divisions: | S2/S3 > Doktor Teknik Mesin, Fakultas Teknik |
| Depositing User: | Budi Wahyono Wahyono |
| Date Deposited: | 09 Sep 2019 02:38 |
| Last Modified: | 09 Sep 2019 02:38 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/172517 |
Actions (login required)
 |
View Item |