karakteristik tegangan keramik

KARAKTERISTIK TEGANGAN KERAMIK

30 Oktober 2015

JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS SRIWIJAYA

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Keramik

Dosen pengasuh:

1.Agung Mataram, S.T., M.T., Ph.D

2.Ir. H. Fusito, M.T.

Oleh:

Fauzan Abdul Aziz (03051181320015) Tommy Saputra (03051181320031) Elian Zhafran (03051281320011) G.A Yusuf Iqbal R(03051281320025) Fachrurozi Saputra (03051381320023)

Teknik Mesin A Indralaya

Judul

Karakteristik Tegangan Keramik

Pengertian Keramik

Sifat Keramik

Sifat yang umum dan mudah dilihat secara fisik pada kebanyakan jenis keramik adalah britle atau rapuh, sifat ini tidak berlaku pada jenis keramik tertentu, terutama jenis keramik hasil sintering, dan campuran sintering antara keramik dengan logam.

Sifat lainnya adalah tahan suhu tinggi,

sebagai contoh keramik tradisional yang terdiri dari tanah liat, flint, dan feldspar.

Rumusan Masalah

Apa yang dimaksud dengan tegangan secara umum.

Bagaimana karakteristik tegangan yang dimiliki suatu material.

Apa saja yang dapat ditunjukan melalui karakteristik tegangan.

Tujuan

Untuk mengetahui apa saja yang dimaksud dengan karakteristik tegangan.

Memberi informasi seputar tentang karakteristik tegangan pada bahan keramik.

Manfaat

Memberi pengetahuan tentang apa saja yang termasuk dalam karakteristik tegangan.

Mengetahui informasi perkembangan material khususnya tentang karakteristik tegangan pada bahan.

Batasan

Pengertian tegangan secara umum, Hubungan tegangan-regangan serta modulus

elastisitas, dan Jenis-jenis tegangan bahan.

Pengertian Tegangan

Tegangan merupakan suatu nilai untuk menyatakan adanya pembebanan berupa gaya yang timbul terhadap luasan penampang pembebanan. Tegangan diberi dengan simbol sigma (σ).

Tegangan menunjukan bahwa dengan kedua bahan yang sama jika diberi beban namun dengan luas penampang yang berbeda, ketahanan suatu bahan juga akan berbeda.

Hub. Tegangan & Regangan

Secara umum setiap kali suatu benda dilakukan pembebanan berupa gaya (baik itu gaya tarik ataupun gaya tekan), maka benda tersebut akan mendapati 2 bentuk nilai untuk menentukan sifat mekanik suatu bahan, yaitu tegangan dan regangan.

Kedua nilai tersebut tidak dapat dipisahkan satu sama lain, karena regangan hanya dapat terjadi jika benda tersebut mengalami tegangan.

Ditinjau dari Arah Gaya

Tegangan diklasifikasikan menjadi 2 jenis, yaitu :

Tegangan normal yakni tegangan yang terjadi karena pengaruh dari gaya normal.

Tegangan tangensial yakni tegangan yang terjadi karena pengaruh gaya tangensial.

Ditinjau dari Bentuk Pembebanan

Tegangan dapat dikelompokan menjadi 5, antara lain :

Tegangan tarik. Tegangan geser. Tegangan tekan Tegangan puntir. Tegangan lengkung (bending).

Konsep Tegangan

Dapat diilustrasikan pada sebuah batang prismatis yang mendapat gaya aksial. Batang prismatis adalah sebuah elemen struktural lurus yang mempunyai penampang kostan di seluruh panjangnya dan gaya aksial adalah beban yang arah sama dengan sumbu elemen, sehingga mengakibatkan tarik atau tekan pada batang.

Suatu tarikan menyatakan suatu gaya tarik yang cenderung memperpanjang batang, sedangkan suatu tekanan adalah gaya tekan yang cenderung memperpendek batang.

Gambar 2.1. Tegangan tarik dan tekan.

Jenis-jenisTegangan

Dari konsep dan rumus yang telah dijabarkan, maka kita dapat membagi tegangan menjadi beberapa jenis yakni :

tegangan tarik (tensile stress), tegangan tekan (compressive stress), tegangan normal (normal stress), tegangan geser (shear stress), tegangan dukung (bearing stress), tegangan puntir, dan tegangan lengkung (bending).

Jenis-jenisTegangan

Gambar 2.2. Perbedaan arah gaya yang terjadi antara tegangan tekan, tegangan tarik dan tegangan geser.

Pada tegangan tarik dan tegangan tekan, distribusi akan terbagi rata apabila garis gaya aksial melalui pusat berat penampang melintang. Dengan demikian, maka untuk memperoleh tarik atau tekan yang terbagi rata pada suatu batang prismatis, maka gaya aksial harus bekerja melalui pusat berat penampang.

Jika suatu bidang melewati suatu benda, maka gaya yang bekerja di sepanjang bidang tersebut disebut gaya geser atau gaya gesek (shearing force).

Tegangan normal σ tegak lurus bidang a-a. Tegangan geser bekerja di sepanjang atau sejajar bidang, yang ditunjukkan dengan simbol τ. Dengan demikian perbedaan antara tegangan geser dan tegangan normal adalah didasarkan pada arahnya.

Tegangan geser disebabkan oleh gaya yang bekerja sepanjang atau sejajar dengan luas penahan gaya, sedangkan tegangan tarik atau tegangan tekan disebabkan oleh gaya yang tegak lurus terhadap luas bidang gaya.

Tegangan lengkung (bending) adalah tegangan yang diakibatkan karena adanya gaya yang menumpu pada titik tengah suatu beban sehingga mengakibatkan benda tersebut seakan-akan melengkung.

Gambar 2.4. Tegangan lengkung pada batang.

Sedangkan tegangan puntir merupakan tegangan yang diakibatkan oleh gaya putar. Tegangan puntir sering terjadi pada poros roda gigi dan batang torsi pada mobil, juga saat melakukan pengeboran. Jadi, merupakan tegangan tangensial.

Gambar 2.5. Benda akibat tegangan puntir.

Hukum HookeHukum hooke menjelaskan bahwa adanya hubungan antara modulus elastisitas, tegangan dan regangan yang dapat diilustrasikan pada gambar kurva berikut :

Gambar 2.7. Kurva hubungan modulus elastisitas, tegangan, dan regangan.

Pada pengujian suatu material, kurva tersebut dapat menjelaskan proses pengujian sampai dengan benda uji itu patah.

Awal mula proses pengujian memasuki proses dimana tegangan akan berbanding lurus dengan regangan dimana nilai keduanya tersebut bergantung pada modulus elastisitas pada bahan benda uji.

Pada tahap ini, benda kerja masih dalam tahap elastis artinya benda uji masih bisa kembali ke keadaan semulanya jika pembebanan dihentikan.

Setelah mencapai batas elastisitas bahan yaitu pada titik luluh, maka bahan memasuki tahap plastis.

Jika pembeban terus dilakukan, maka benda uji akan memasuki tahap dimana akan mengalami tegangan maksimum.

Pada titik tegangan maksimum, pembebanan yang terus dilakukan akan menyebabkan tegangan menurun dan kemudian memasuki tahap lelah pada titik putus dimana jika pembebanan diteruskan maka benda uji akan putus/ patah.

Modulus Elastisitas Modulus elastisitas sering disebut sebagai

Modulus Young yang merupakan perbandingan antara tegangan dan regangan aksial dalam deformasi yang elastis, sehingga modulus elastisitas menunjukkan kecenderungan suatu material untuk berubah bentuk dan kembali lagi kebentuk semula bila diberi beban.

regangan (ε) yang terjadi pada suatu benda berbanding lurus dengan tegangannya (σ) dan berbanding terbalik terhadap ke elastisitasannya. Ini dinyatakan dengan rumus,

Bila nilai E semakin kecil, maka akan semakin mudah bagi bahan untuk mengalami perpanjangan atau perpendekan.

Modulus Bulk Jika modulus elastisitas menyatakan

perbandingan antara tegangan terhadap regangan volume, maka disebut dengan Modulus Bulk yang menunjukkan besarnya hambatan untuk mengubah volume suatu benda.

Gambar 2.11. Sebuah benda mengalami regangan volume akibat adanya tegangan volumetrik.

Modulus Shear Jika modulus elastisitas menyatakan

perbandingan antara tegangan terhadap regangan shear, maka disebut dengan Modulus Shear yang menunjukkan hambatan gerakan dari bidang-bidang benda padat yang saling bergesekan.

Gambar 2.12. Sebuah benda mengalami regangan geser akibat adanya tegangan geser.

BahanModulus Young Modulus Shear Modulus Bulk

(N/m2)Besi 100.109 40. 109 90. 109

Baja 200. 109 80. 109 140. 109

Kuningan 90. 109 35. 109 75. 109

Aluminum 70. 109 25. 109 70. 109

Beton 20. 109 - -Marmer 50. 109 - 70. 109

Granit 45. 109 - 45. 109

Nylon 5. 109 - -Tulang 15. 109 80. 109 -

Air - - 2. 109

Alkohol - - 1. 109

Raksa - - 2. 109

H2, He, CO2 - - 1.01. 109

Tabel 2.1. Daftar jenis material berserta nilai modulus young, modulus shear, dan modulus bulk.

Hub. Modulus Elastisitas, Tegangan dan Regangan

Jika sebuah benda dengan luas penampang sebesar (A), kemudian diberi gaya tekan, tarik atau lentur (N), maka benda tersebut akan menegang sebesar gaya (N) dibagi dengan luasan penampangnya (A).

Hub. Modulus Elastisitas, Tegangan dan Regangan

Bila batang dengan panjang L ditarik hingga menjadi dua kali panjang semula, atau dengan kata lain, pertambahan panjang yang dialami sama dengan panjang semula, sehingga ΔL = L.

ini berarti  ε   =   ΔL / L                ε   =   L / L                  ε   =   1 ….. (pers. 1)   Jika persamaan 1 dimasukan kedalam Hukum Hooke  ε  =  σ / E, maka didapat  1  =  σ / E Ini berarti   σ = E

Hub. Modulus Elastisitas, Tegangan dan Regangan

Terlihat bahwa berapa besarnya tegangan yang dibutuhkan untuk meregangkan sebuah benda menjadi dua kali dari panjang semula, yaitu sebesar modulus elastisitasnya (dengan anggapan luas penampangnya tidak berubah).

Kesimpulan

Tegangan adalah suatu nilai yang menyatakan gaya yang diperlukan oleh benda untuk kembali ke bentuk semula pada saat dilakukan pembebanan baik berupa gaya tarik atau tekan berdasarkan beban atau gaya yang bekerja dan luas penampang melintang benda.

Kesimpulan

Tegangan jika ditinjau dari arah gaya dalam yang terjadi dibagi menjadi 2 jenis, yaitu tegangan normal dan tegangan tangensial, dimana kedua hubungan tegangan ini akan menghasilkan nilai tegangan gabungan.

Sedangakan jika dilihat dari bentuk pembebanannya yang terjadi menghasilkan tegangan, tegangan dapat dikelompokan menjadi 5 jenis, yaitu tegangan tarik, tegangan geser, tegangan tekan, tegangan puntir, dan tegangan lengkung (bending).

Kesimpulan

Tegangan tidak bisa dipisahkan dengan regangan karena regangan merupakan hasil atau bentuk yang terbentuk akibat adanya tegangan yang bekerja pada suatu benda dan regangan merupakan perbandingan perubahan panjang benda terhadap panjang awal pada saat dilakukan pembebanan berupa gaya tarik atau tekan.

Hubungan tegangan dan regangan ini dikenalkan pada Hukum Hooke yang dijelaskan dalam bentuk modulus elastisitas.

TERIMA KASIH

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.