Perambatan retak (crack propagation)

Dunia penerbangan berkembang sangat pesat, dengan perkembangan yang sangat pesat ini tentunya keselamatan pengguna jasa penerbangan sangat diutamakan. Pesawat terbang memiliki angka keamanan yang tinggi, dengan angka keamanan yang tinggi tersebut diharapkan dapat meminimalisir kerusakan pesawat terbang saat beroperasi.

Pada era sebelum pesawat secanggih sekarang, tidak sedikit pesawat terbang yang mengalami kegagalan struktural katastrofik padahal penerbangan dalam kondisi stabil. Kelelahan material merupakan faktor utama yang menyebabkan terjadinya kegagalan struktural pada pesawat terbang. Titik yang rawan terhadap kelelahan pada pesawat terbang biasanya terletak pada sayap pesawat yaitu sambungan antara sayap dan badan pesawat, atau juga pada sambungan sayap dan mesin pesawat. Hal itu disebabkan karena sayap pesawat terbang mengalami beban yang fluktuatif secara terus menerus. Akibat terkena beban yang fluktuatif, pada interval waktu tertentu akan terjadi kelelahan pada material sayap pesawat yang dapat mengakibatkan retak. Apabila retak merambat dan tidak dapat dikontrol sehingga semakin memanjang maka dapat berakibat sangat fatal karena sayap pesawat bisa patah tiba-tiba. 

Setiap material memiliki ketahanan dan umur hingga waktu tertentu akibat dari kondisi pembebanan yang dialami oleh material tersebut sebelum akhirnya patah. Kecepatan perambatan retak setiap material juga berbeda-beda. Beberapa material memiliki perambatan retak yang cepat dan beberapa lainnya lambat. Tiap-tiap material juga pasti mengandung cacat yang dapat berupa void, inklusi dan retak mikro akibat dari proses manufaktur. Cacat-cacat tersebut dapat berpotensi membentuk retak pada material.

Semakin panjang retak, maka semakin tinggi pula konsentrasi tegangan yang ditimbulkan. Ini mengindikasikan bahwa laju perambatan retak meningkat seiring berjalannya waktu. Karena adanya retak kekuatan struktur berkurang menjadi lebih rendah dari kekuatan aslinya. Kekuatan struktur semakin berkurang dengan bertambahnya ukuran retak, sampai waktu tertentu kekuatan sisa menjadi sangat rendah sehingga struktur tidak dapat menahan beban operasi. Rancangan harus mengantisipasi adanya retak pada material, sehingga meminimalkan kegagalan selama operasi. Untuk memastikan keamanan, harus diprediksi seberapa cepat retak merambat, berapa cepat kekuatan material berkurang, ukuran retak kritis yang diperbolehkan dan berapa ukuran retak awal yang diperbolehkan.Dalam memprediksi perambatan retak material, setiap material memiliki sifat ketangguhan terhadap retak masing masing. Biasanya material yang memiliki kekuatan tinggi memiliki ketangguhan terhadap retak yang rendah. Material yang memiliki ketangguhan terhadap retak yang tinggi berarti apabila ada retak pada material maka retak sulit untuk merambat. Apabila material memiliki ketangguhan retak yang rendah maka retak mudah merambat. Ketebalan spesimen juga berpengaruh terhadap perambatan retak. Spesimen yang memiliki ketebalan yang cukup kecil akan mengalami tegangan bidang akibat dari pembebanan. Sedangkan material yang memiliki ketebalan cukup besar akan mengalami regangan bidang akibat pembebanan yang menyebabkan retak lebih cepat merambat.

Diagram Fracture Toughness dengan Tebal Spesimen. Sumber : nde-ed.org

Retak juga dapat merambat dengan cepat apabila selama pembebanan tidak ada plastisitas pada ujung retak. Namun jika ada pembebanan berlebih terjadi plastisitas pada ujung retak, maka besarnya daerah plastis pada ujung retak akan memberi kontribusi terhadap ketahanan bahan di ujung retak. Akibat adanya plastisitas pada ujung retak, maka ujung retak menjadi tumpul sehingga konsentrasi tegangan pada ujung retak tidak setinggi ketika ujung retak lancip. Oleh karena itu retak lebih sulit untuk merambat

Plastisitas pada Ujung Retak Akibat Beban Lebih. Sumber : sciencedirect.com

Kontributor: Feri Wijanarko

By Caesar Wiratama

aeroengineering services merupakan jasa layanan dibawah CV. Markom dengan berbagai jenis solusi, mulai dari drafting CAD, pembuatan animasi, simulasi aliran dengan CFD dan simulasi struktur dengan FEA.

Author: Caesar Wiratama

caesar@aeroengineering.co.id +62 821-3868-4162

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *