slide 1 - hmts unsoed · ppt file · web viewmekanika bahan tegangan dan regangan fakultas sains...
Post on 11-Mar-2019
232 Views
Preview:
TRANSCRIPT
MEKANIKA BAHANTEGANGAN DAN REGANGAN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNIKJURUSAN TEKNIK, PROGRAM STUDI TEKNIK SIPILUNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
Hamdani, S.T, S.Pdi, M.Eng
TEGANGAN
1. Tegangan normal ialah tegangan yang bekerja tegak lurus terhadap bidang
2. Apabila gaya-gaya dikenakan pada ujung-ujung batang sedemikian sehingga batang dalam kondisi tertarik, maka terjadi suatu tegangan tarik pada batang; jika batang dalam kondisi tertekan maka terjadi tegangan tekan
P
P
PP
P
PP
P
(a)
(b)
a
a
Tarik
Tekan
tegangan geser ialah tegangan yang bekerja sejajar dengan bidang pembebanan
Tegangan geser terjadi jika suatu benda bekerja dengan dua gayayang berlawanan arah, tegak lurus sumbu batang, gaya tidak segarisnamun pada penampangnya tidak terjadi momen. Tegangan ini banyakterjadi pada konstruksi seperti sambungan keling, gunting, dansambungan baut.
REGANGAN NORMAL
Pertambahan panjang diukur secara mekanik maupun optik (ekstensometer) atau dengan melekatkan suatu tipe tahanan elektrik yang biasa disebut strain gage pada permukaan bahan. Tahanan strain gage berisi sejumlah kawat halus yang dipasang pada arah aksial terhadap batang. Degan pertambahan panjang pada batang maka tahanan listrik kawat-kawat akan berubah dan perubahan ini dideteksi pada suatu jembatan Wheatstone dan diinterpretasikan sebagai perpanjangan
203 mm 51 mm
HUBUNGANTEGANGAN DAN REGANGAN
tega
ngan
reganganO
AB C
D
E
F
G
Grafik hubungan tegangan dan regangan pada salah satu material yaitu baja
Gambar 1 adalah kurva tegangan regangan untuk baja karbon-medium, Gb. 2 untuk baja campuran, dan Gb.3 untuk baja karbon-tinggi dengan campuran bahan nonferrous. Untuk campuran nonferrous dengan besi kasar diagramnya ditunjukkan pada Gb. 4, sementara untuk karet ditunjukkan pada Gb. 5.
σ σ σ
ε ε εO O O
P
P
PY
UB
●●
●
σ σ
ε εO O
Y●
ε1 O’
Gb. 1 Gb. 2 Gb. 3
Gb. 4 Gb. 5
Proportional Limit
Titik O hingga A dinamakan daerah proporsional limit. Pada area ini regangan yang terbentuk proporsional dengan tegangan yang bekerja.Definisi: tegangan yang membentuk kurva tegangan regangan mulai terdeviasi dari garis lurus.
Elastic LimitTitik A hingga B dinamakan daerah elastic limit. Pada area ini material akan kembali kebentuk semula ketika tegangan dihilangkan.Definisi: tegangan yang bekerja pada material tanpa menyebabkan deformasi permanen.
Yield PointJika material terus diberikan tegangan hingga di atas titik B, keadaan plastis akan tercapai, dan pada titik ini ketika beban dihilangkan material tidak akan bisa kembali ke bentuk semula. Diatas titik B, regangan yang terjadi akan bertambah dengan cepat, sedangkan pertambahan tegangannya kecil hingga tercapai titik C, dan terjadi penurunan kecil tegangan pada titik D, segera setelah proses peluluhan berhenti. Sehingga ada dua titik luluh, yaitu titik C (titik luluh atas) dan titik D (titik luluh bawah). Tegangan yang bekerja pada titik luluh ini dinamakan tegangan luluh (yield stress)
Ultimate stress
Titik E dinamakan titik Ultimate stress, yaitu titik dimana tegangan maksimum terjadi, yang didefinisikan sebagai beban terbesar dibagi dengan luas area mula-mula (origin) dari bahan.
Breaking stress
Setelah spesimen mencapai titik ultimate, akan terjadi proses necking, yaitu pengecilan luas penampang area. Tegangan kemudian terus berkurang hingga spesimen patah pada titik F.
Sifat-sifat bahan teknik pada 20°C
BahanBerat spesifik
KN/m3Modulus Young
GpaTegangan
maksimumkPa
Koefisien ekspansi10e-6/°C
Rasio Poisson
I. Metal dalam bentuk papan, batang atau blok
Aluminium campuranKuninganTembagaNikelBajaTitanium campuran
278487877744
70-7996-110112-120
210195-210105-210
310-550300-590230-380310-760550-1400900-970
2320171312
8-10
0.330.340.330.310.300.33
II. Non-metal dalam bentuk papan, batang atau blok
BetonKaca
2426
2548-83
24-8170
115-11 0.23
III. Bahan dengan filamen (diameter < 0.025 mm)
Aluminium oksidaBarium carbideKacaGrafit
382522
690-2410450345980
13800-276006900
7000-2000020000
IV. Bahan komposit (campuran)
Boron epoksiKaca-S diperkuat epoksi
1921
21066.2
13651900
4.5
Persentase pengurangan luas area (pria)
100xAaApria
A = luas area awala = luas area pada neck
Persentase elongation (pe)
100xLlLPE
L = panjang spesimen awall = panjang spesimen akhir
CONTOHSebuah batangan baja lunak dengan diameter
12 mm, diuji tarik dengan panjang mula-mula 60 mm. Data hasil pengujian :
Panjang akhir : 80 mmDiameter akhir : 7 mm Beban luluh : 3,4 ton Beban ultimate: 6,1 ton. Hitung (a) tegangan luluh, (b) tegangan tarik
maksimum, (c) PRIA dan (d) PE.
JAWABLuas penampang batang mula-mula :
Luas penampang batang akhir :
a. Tegangan luluh (yield stress) :
b. Tegangan tarik Maksimum (UTS):
c. PRIA :
d. PE :
22 13,1)2,1(4
cmxA
22 385,0)7,0(4
cmxA
2/01,313,14,3 cmT
areaoriginluluhbeban
y
2/4,513,11,6 cmT
areaoriginmaksimumbeban
u
%6610013,1
385,013,1100
xxAaAPRIA
%67,661008
68100
xxLlLPE
HUBUNGAN TEGANGAN DAN REGANGAN (HUKUM HOOKE)
tankonsBSB
BSA
s
ganganTeganganE Re
hubungan tegangan-regangan untuk nilai regangan yang cukup kecil adalah linier. Hubungan linier antara pertambahan panjang dan gaya aksial yang menyebabkannya pertama kali dinyatakan oleh Robert Hooke pada 1678 yang kemudian disebut Hukum Hooke.
dimana E menyatakan kemiringan (slope) garis lurus OP pada kurva-kurva
SIFAT SIFAT MEKANIS BAHANKekakuan (stiffnes): Sifat bahan mampu renggang
pada tegangan tinggi tanpa diikuti regangan yang besar. Contoh baja
Kekuatan (strength): sifat bahan yang ditentukan oleh tegangan paling besar material mampu renggang sebelum resak (failure) ini dapat didefinisikan sebagai batas proporsionalitas.
Elastisitas (elasticity): sifat material yang dapat kembali ke dimensi awal setelah beban dihilangkan.
Keuletan (ductility): sifat bahan yang mampu deformasi terhadap beban tarik sebelum benar-benar patah (rupture).Analogi material yang dapat ditarik menjadi kawat tipis tanpa rusak.
Kegetasan (brittleness) : tidak adanya deformasi plastis sebelum rusak. (tidak ada tanda tanda jika materialnya rusak). Contoh batu, semen cor,dll.
Kelunakan (malleability): sifat bahan yang mengalami deformasi plastis terhadap beban tekan yang bekerja sebelum benar benar patah.
Ketangguhan (toughness): sifat material yang mampu menahan beban impak tinggi atau beban kejut.(sebagian energi diserap dan sebagian dipindahkan).
Kelenturan(resilience): sifat material yang mampu menerima beban inpak tinggi tanpa menimbulkan tegangan lebih pada batas elastis.
SAMPAI SINI DULU YA…MATURNUWUN
top related