Konsep Tegangan-Regangan

Prilaku mekanik material dapat ditentukan melalui uji tegangan-regangan sederhana. Pada prinsipnya, pengujian ini dilakukan dengan memberikan beban statis (berubah relatif lambat terhadap waktu) pada penampang spesimen uji. Pengujian ini umumnya dilakukan pada temperature ruangan. Prinsip pembebanan yang digunakan bisa bervariasi, antara lain: tension, compression, dan shear.

Note: di aplikasi engineering, jarang ditemukan komponen yang terkena tegangan geser secara murni. Kebanyakan torsion saja.

Ilustrasi dari patochemi.wordpress.com
  1. Tension Test (Uji Tarik)

Pengujian material untuk mengetahui prilaku material ketika dikenai beban tarik. (Baja juga: prilaku mekanik material) Uji tarik ini yang paling umum digunakan untuk mengetahui beberapa karakteristik mekanik material. Spesimen akan terdeformasi seiring meningkatnya pembebanan tarik yang dikenakan pada penampang melintang sepanjang axis.

Standard spesimen uji tensile biasanya memiliki penampang lingkaran atau persegi. Bentuknya mirip tulang anjing. Deformasi dikehendaki terjadi pada pusat yang memiliki penampang sama. Untuk menghindari patah di ujung akhir yang memiliki diameter penampang berbeda, standard diameter 12.8mm. Sedangkan penampang yang akan mengecil nantinya berukuran 60mm dan gauge length 50mm untuk mengukur keuletan. Lihat Gambar 6.2 detail tentang dimensi uji tensile.

Callister.2010

Spesimen kemudian di-mounting pada holding grip pada mesin uji tarik. Mesin didesain untuk mengukur elongasi spesimen pada kecepatan konstan dan pembebanan yang dikenanakan hingga spesimen patah. Uji tarik membuatuhkan waktu beberapa menit untuk deformasi permanen dan kemudian patah.

Output hasil uji biasanya sudah terkomputerisasi dan dicatat sebagai grafik pembebanan versus elongasi. Nilai pada kurva pembebanan-elongasi ini bergantung pada dimensi spesimen. Material membutuhkan 2 kali pembebanan untuk menghasilkan elongasi yang sama pada penampang yang lebih luas 2 kali lipat.

Oleh karena itu, grafik pembebanan-elongasi dikonversi menjadi grafik tegangan-regangan teknik. Tegangan didefinisikan sebagai:

Dimana F merupakan pembebanan instan yang dikenakan pada Ao penampang spesimen saat itu. Satuannya N/mm2 (MPa).

Sedangkan regangan didefinisikan sebagai:

Dimana lo adalah panjang awal. li adalah panjang ketika dikenai beban. Regangan tidak memiliki satuan. Dalam grafik tegangan-regangan biasanya nilai regangan dikalikan dengan 100 untuk mendapatkan persentasenya.

  1. Compression Test (Uji Tekan)

Uji tegangan regangan tekan dapat dihasilkan ketika jenis pembebanannya bersifat menekan. Secara prinsip, sama dengan uji tarik. Pembebanan tekan dikenakan sehingga spesimen akan berkontraksi sepanjang arah tegangan.

Pada uji tekan, nilai pembebanan bersifat negative karena arahnya. Begitu pula nilai elongasinya negative karena li yang lebih pendek daripada lo.

Sangat sedikit keterangan informasi material tentang kekuatan tekannya. Dalam engineering jarang digunakan selain untuk aplikasi material yang membutuhkan regangan yang besar dan permanen seperti plastic / karet atau pada manufaktur material brittle.

  1. Shear and Torsional Test

Pembebanan yang dikenakan adalah jenis geser. Tegangan geser didefinisikan sebagai:

Sedangkan regangan geser adalah tangan dari regangan sudut theta. Lihat Gambar 6.1 untuk lebih jelasnya.

Jenis tegangan berdasarkan tipe pembebanan (Callister.2010)

Uji puntir (torsion test) adalah variasi dari uji geser sempurna. Dimana spesimen mengalami punter yang dihasilkan oleh gerak rotasi pada axis longitudinal relative dengan sisi yang lain. Nilai uji puntir ini sangat penting untuk komponen yang mengalami pembebanan torsi misalnya axles mesin dan drive shaft. Uji torsion ini umumnya menggunakan poros silindris. Tegangan geser berhubungan fungsi dari torque sedangkan regangan geser berhubungan dengan sudut puntir.

Semoga bermanfaat

Sumber:

Callister, William D dan David G Rethwisch. 2010. Materials Science and Engineering an Introduction 8th Edition. USA: John Wiley & Sons

Baca juga: definisi sifat mekanik material dan pengenalan tentang sifat mekanik material

Advertisements

Kritik, saran, dan masukan anda sangat berharga bagi kami

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s