LTNWERSITI SAINS
MALAYSIA
Peperiksaan Semester Pertama Sidang
Akademik
200412005First Semester Examination 2004/2005 Academic Session
Oktober 2004 October 2004
ESA
42313- Bahan Aeroangkasa & Komposit
Aerospace
Material &
ComPositeMasa :
3jam
Hour :
3 hourARAIIAN KEPADA CALON
:INSTRUCTION TO CANDIDATES :
Sila pastikan bahawa kertas soalan
ini
mengandungiENAM (6)
mukasuratdan ENAM (Q
soalan sebelum anda memulakan peperiksaan.
'
Please ensure that this papercontaiis
SIX6)
printed pages andSN 6I
questions before you begin'
exarnination.\*rp-
JawabLIMA ($
soalan sahaja.Answer
FIW
(51 the questions only.Calon boleh menjawab
semuasoalan dalam
BahasaMalaysia. Sekiranya calon ingin
menjawab
dalam
BatrasaInggeris,
sekurang-kurangnyasatu
soalanperlu dijawab
dalam Bahasa Malaysia.Student
*oy i^*", all
the questions in Bahasa Malaysia.If
you want to answer in English, at least one question must be answered in Bahasa Malaysia'Setiap soalan mestilah dimulakan pada mukasurat yang baru.
Each questions must beginfrom a new page
l.
(a) Terbitkan modulus membujur,Er
berdasarkan kepada interaksi lamina satu arah bagi gentian-matriks yang dikenakan bebanan tegangan untuk gentian selari yang berterusan. Bincangkan andaian yang dibuat.Derive
thelongitudinal
modulus,El
based onfiber-matrix
interactions ofunidirectional
lamina that has been subiected to tensileloadingwith
respect to continuous
parallelfiber.
Discuss the assumption(s) made.(60
markah/narlrs) Terbitkan
persamaanpecahan isipadu kritikal
berasaskan kepadaterbitan modulus membujur Er dari soalan 1[a] dan
bincangkanandaian yang dibuat.
Derive the critical volume fraction
basefrom the longitudinal
modulus,El
in question I [aJand
discuss the assumption (s) made-(40
markahlmarks) Satu campuran terdiri daripada
50%oberat SiOz (tepung ktuza) dicampw dengan resin phenol formaldehyde sebagai
isian.Ketumpatan tepung
h,nrza
ialatr sebanyak2.65 glcm3 dan kehrmpatan resinialah l.3 {cm3.
Manakala kekonduktifan bagiktarza
ialah 0.012Wmm.k
dan resin pula ialah 0.00016Wnrn.k
. Hitungkan;a. ketumpatan campuran b. kekonduktifan termal
A
mixture of 50% weight of SiO2 (silicapowder)
is mixed with phenolformaldehyde as the filler. The
densityfor quartz and resin
is2.65g/cm3
and 1.3 g/cm3
respectively-The
conductivityfor
quartzand resin ,s 0.0l2Wmm.k and 0.00016 Wmn.k
respectively.Calculate
a. density of the mixture b. thermal conductivitv
Bincangkan kaedah berikut
bagi*i
gentian dan matriks;l. Ujian
gentian tunggal2. Ujian
specimen pukal3. Ujian
Penekananmikro
(20
markahlmarks) mengukur kekuatan ikatan
antaraDiscuss the
fotlowing
method usedto
measure theinterfacial
strength betweenfiber
and matrix.l. Singlefiber
test2.
Bulk specimen test3. Micro-Indentation
test(60
markahlmarks)
(b)(a)
(b)
...31-
IESA
423t31.
-3-(c) Data bagi satu ujian
penekananmikro keatas komponen
pesawat berasaskanmatriks Al-Li
dan gentianSiC bagi
menentukan kekuatan ikatan antara muka adalatr seperti berikut;Bebanan tekanan,
P :
Modulus gentian SiC,
& =
Jejari
SiC :
Nilai
ukuran,b :
Nilai
ukuran,a :
Nilai
kedalaman,u :
Berdasarkan kepada gambarajah
di
antara muka.5
kgf
406 GPa 1.0
mm
1.2mm
0.4 mm 0.5mm
bawa?r
kirakan
kekuatan terikanThe
foltowing data shows the
resultsfrom micro indentation
testpedorm on an aircrafi component made of Al-Li based matrix reinforcedwith
SiC to determine theinterfacial
bonding strength;Indentation load,
P SiCfiber
Modulus, EySiC
radiw
Measurement of b Measurement of a Depth, u
: skgf
:
406 GPa:
1.0 mm:
1.2 mrn:
0.4 mm=
0.5mn
3. (a)
Based
from the diagran given below calculate the interfacial
shearstress?
(20
markahlmarks)
Bincangkan empat (4) proses penghasilan komposit matriks log;am.Discuss
four
(4) manufacturing processesfor *"*f1t'Kf,fgfilfi;,
Berdasarkan kepada keperluan perkhidmatan
produk,
sebagai jurutera anda ditugaskanuntuk memberi
cadangan proses pengeluaran bagikomposit makiks logam yang tidak memberi kesan kepada
sifat gentian.Based on the product semice requirements and ds an Engineer you are assign
to proposed metal matrix
manufacturing processthat do
not affect characteristic ofthefiber.
(40
markahlmarks) Bincangkan klasifikasi polimer yang digunakan
sebagaimakiks di
dalam komposit mahik polimer.Discuss the
polymer matrix classification
used inpolymer
composite matrix.(60
markahlmarks)
o)
(a)
Dfscuss the advantage and disadvantage of
polymer matrix
composite characteristics.(40
markahlmarks)
Bincangkan denganringkas
kaedahberikut
yang digunakandi
dalamUjian
Tak Musnah ke atas komposit;(i) Ujian Ultrasonik
(ii) Ujian X-ray
(Radiografi)BrieJly discuss
thefollowing
method used in Non Destructive testing.(t) Utrasonic
testing(i,
X-Ray (Radiography) testing(60
markahlmarks) Dalam
pemeriksaanUjian Tak Musnah komposit
berasaskanAl-Li
mengandungi kecacatan sebesar
0.5 mm jejati.
Kecacatan tersebut telah ditentrrkan dengan kaedahUltrasonik
menggunakan kaur (probe)3MHz.
Kelajuan gelombang bunyrdi
dalam komposit berasaskanAl- Li
ialah 6hn
per saat. Anda ditugaskan untukmenilai
semula laporantersebut.
Jelaskan denganperkiraan
samadalaporan
tersebut bolehditerimapakai atau pun tidak dan kenapa. Anda hartrs
sokong cadangan anda dengan kiraan matematik.A
Non Destructive testing examination on comPosite madefrom Al-Li contained
0.5mmdefect in radius. The defect was
determined by ultrasonic methodwith
3MHzprobe
and the sound wave velocityin
theAl-Li
based composite is 6lm per sec.
You assigned to re-evaluate thereport. Explain
w.hether thereport
isvalid or
notvalid
andwhy.
You must support you argutnentwith
mathematical calanlation.(40
markahlmarks)
Bincangkan proses-proses berikut dengan bantuan lakaran carta aliran
1.
Proses Sol-Gel2.
Teknik Pengenapan WapDiscuss
thefollowing
processeswith
the aidofflow
chart.1.
Sol-Gel Process2.
Vapour deposition techniques(40
markahlmarks)
s.
(a)o)
6. (a)
...5t-
IESA
423t31 -5-(b)
Empatjenis
batran telatr dicadangkanuntuk
kegunaan perkhidmatan yang bakal memenuhi spesifikasi berikut;a.
Suhu perkhidmatandi
antara 75oC hingga100t
b.
Kestabilan pengembangan thermal pada0.10%
Berdasarkan kepada
data berikut
nyatakan batranyang dipilih
dancriteria pemilihan.
Data:
Kos Bahan
mentah
Kos PengeluaranMg: RM 15.00/kg M8=
25.001kgAl : RM 12.00/kg Al
= 27.00/kgMg A12Q:25.00 kg MgAlzOt=
48.001kgA1-SiC (p)=
38.001kg Al-SiC
(p)-- 60.00/kgGunakan gaphpengembangan terma di rajah 1.
Four
typeof materials
was proposedto be applied to a sertice
that would be subjected tothefollowing
specification;a.
Service temperature in the rangeof
75'Cto 10f C
b.
Thermal expansionstability
at 0.196Based on the given data, determine the
material
and state thecriteria.
Data:
Cost of
raw material Manufacturing
costMg
=RM 15.00/kg Mg:
25.00/kgAl : RM 12.00/kg Al =
27.00/kgMg Al2Q =
25.00kg MgAlzOs:48.00/kg
AI-S\C(p): 38.00/kg Al-SiC (p):60.00/ks
You may refer to thermal acpansion diagram as
illustrate infig
1.(60
markahlmarks)
1:
Comparisonof
the expansion MetalMatrix
Composites.ooo000ooo