MEKANIKA BAHAN (TS – 2313)AUGUSTA ADHA ST, MT, M.SC

Materi: PENGANTAR MENGENAI TARIK, TEKAN,

DAN GESER

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

Tegangan geser ialah tegangan yang bekerja sejajar dengan bidang pembebananTegangan 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.

Di Pasang Strain Gauge

REGANGAN NORMAL

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. Strain Gauge ini disebut juga Electrical Resistance Strain Gauge

REGANGAN NORMAL

= Regangan Normal (Dimensionless) = Perubahan Panjang (mm)L = Panjang awal benda Uji (mm)

L

HUBUNGAN TEGANGAN DAN REGANGAN

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

PYU

B●

●●

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 LIMIT Titik 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 Point Jika 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 blokAluminium campuranKuninganTembagaNikelBajaTitanium campuran

278487877744

70-7996-110112-120

210195-210105-210

310-550300-590230-380310-760

550-1400900-970

2320171312

8-10

0.330.340.330.310.300.33

II. Non-metal dalam bentuk papan, batang atau blokBetonKaca

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 (P∆A)

100xAaAp A

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) P∆A dan (d) PE.