Beberapa sifat mekanik yang penting antara lain:

Kekuatan (strength) Merupakan kemampuan suatu material untuk menerima tegangan tanpa menyebabkan material menjadi patah. Macamnya a.l : kekuatan tarik, kekuatan geser, kekuatan tekan, kekuatan torsi, dan kekuatan lengkung.

Kekakuan (stiffness)Adalah kemampuan suatu material untuk menerima tegangan/beban tanpa mengakibatkan terjadinya deformasi atau difleksi.

Kekenyalan (elasticity)Didefinisikan sebagai kemampuan meterial untuk menerima tegangan tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk yang permanen setelah tegangan dihilangkan.

Plastisitas (plasticity)Adalah kemampuan material untuk mengalami deformasi plastik (perubahan bentuk secara permanen) tanpa mengalami kerusakan. Material yang mempunyai plastisitas tinggi dikatakan sebagai material yang ulet (ductile), sedangkan material yang mempunyai plastisitas rendah dikatakan sebagai material yang getas (brittle).

Keuletan (ductility)Adalah sutu sifat material yang digambarkan seprti kabel dengan aplikasi kekuatan tarik. Material ductile ini harus kuat dan lentur. Sifat ini biasanya dimemiliki oleh besi lunak, tembaga, aluminium, nikel, dll.

Ketangguhan (toughness)Merupakan kemampuan material untuk menyerap sejumlah energi tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan.

Kegetasan (brittleness)Adalah suatu sifat bahan yang mempunyai sifat berlawanan dengan keuletan. Material yang rapuh ini tanpa memberi keregangan yang terlalu besar. Contoh bahan yang memiliki sifat kerapuhan ini yaitu besi cor.

Kelelahan (fatigue)Merupakan kecenderungan dari logam untuk menjadi patah bila menerima beban bolak-balik (dynamic load) yang besarnya masih jauh di bawah batas kekakuan elastiknya.

Melar (creep)Merupakan kecenderungan suatu material untuk mengalami deformasi plastik bila pembebanan yang besarnya relatif tetap dilakukan dalam waktu yang lama pada suhu yang tinggi.

Kekerasan (hardness)Merupakan ketahanan material terhadap penekanan atau indentasi / penetrasi. Sifat ini berkaitan dengan sifat tahan aus (wear resistance) yaitu ketahanan material terhadap penggoresan atau pengikisan.

Material dalam pengunanya dikenakan gaya atau beban.Karena itu perlu diketahui kharakter material agar deformasi yg terjadi tidak berlebihan dan tidak terjadi kerusakan atau patahKarakter material tergantung pada:Komposisi kimiaStruktur mikroSifat material: sifat mekanik, sifat fisik dan sifat kimia

Material

Gaya/beban

Pembebanan Tarik yakni apabila gaya yang bekerja sejajar dengan garis sumbu atau tegak lurus terhadap penampang potong , sehingga mengakibatkan batang atau elemen konstruksi mengalami perpanjangan.Pembebanan Tekan yakni apabila gaya yang bekerja sejajar dengan garis sumbu atau tegak lurus terhadap penampang potong berorientasi kerja kedalam (menuju) sehingga mengakibatkan batang atau elemen konstruksi mengalami perpendekan.Pembebanan Bengkok yakni apabila gaya yang bekerja dengan jarak tertentu terhadap penampang potong yang mengakibatkan momen bending pada batang atau elemen konstruksi tersebut.

Pembebanan Geser yakni apabila gaya yang bekerja sejajar dengan penampang potong atau tegak lurus terhadap garis sumbu yang mengakibatkan elemen kontruksi (batang) mengalami pergeseran.

Pembebanan puntir yakni apabila gaya yang bekerja sejajar penampang potong dengan jarak radius tertentu terhadap sumbu batang (garis sumbu) yang mengakibatkan momen puntir .

Kekuatan (Strength): ukuran besar gaya yang diperlukan utk mematahkan atau merusak suatu bahanKekuatan luluh (Yield strength): kekuatan bahan terhadap deformasi awalKekuatan tarik (Tensile strength): kekuatan maksimun yang dapat menerima beban.

Beban statik merata pada seluruh penampang lintang permukaan benda4 cara pembebanan : (a)tarik, (b)tekan, (c)geser, (d)puntir

*Engineering StrainStrain is dimensionless.

Contoh soal 1:

Suatu tegangan tarik dikenakan sepanjang sumbu silinder batang kuningan yang berdiameter 10 mm. Tentukan besarnya beban yang diperlukan agar menghasilkan perubahan diameter sebesar 2,5x10-3mm, jika deformasi yang terjadi adalah elastis

Jawab :

*

I have been reliably informed..??!!!

Uji tarik : - hubungan beban - perpanjangan- engineering stress = =F/Ao [N/m]- engineering strain = = (i - o)/ o = / oUji tekan :- = uji tarik, tapi F < 0 < 0 ; < 0Uji geser dan puntir : - tegangan geser = = F/A- regangan geser = = tan - gaya puntir gerak rotasi sekeliling sumbu panjang pada satu ujung dan ujung lain tetap

Tegangan teknik, = F/Ao (N/m2=Pa)Regangan teknik, = (li-lo)/loTegangan geser, = F/Ao2 2 0,505R 3/8

*specimenmachine

*

Pada pembebanan rendah dalam uji tarik, hubungan antara tegangan dan regangan linierTeg.Reg.Modulus elastisPembebananBeban dihilangkan

*1. Initial2. Small load3. UnloadElastic means reversible.

Tegangan tarik dalam arah sumbu z - perpanjangan dalam arah sumbu z : z- penyempitan dalam arah sumbu x dan y : x = y (< 0)Poissons ratio : = Bahan isotropik : = 0,25-0,50Logam & paduan : = 0,25-0,35

Hubungan moduli geser,elastik dan nisbah Poisson :E = 2G ( 1+ ); logam : G 0,4E

Bahan anisotropik : E = f ( arah kristalografi )Bahan konstruksi umumnya polikristalin isotropik

Isotropik, yaitu mempunyai sifat elastis yang sama pada semua arah pada setiap titik dalam bahan.Modulus Geser didefinisikan sebagai perbandingan tegangan geser dan regangan geser.

sebelum dikenai gaya gesersetelah dikenai gaya geserFL L

L = L

Regangan geserLLATekanan geser

Hasil percobaan: perbandingan antara tegangan geser dan regangan geser selalu konstan

Modulus GeserK=konstanta pegas

MaterialModulus Young (Giga Pascal)Karet0,01 0,1Nilon2 - 4Beton berkekuatan tinggi30Aluminium69Glass50 - 90Kevlar (bahan anti peluru)70,5 112,4Kuningan100 - 125Tembaga117Silikon185Baja200Tungsten400 - 410Intan1220

Hubungan antara modulus geser, modulus elastisitas, dan rasio Poison () dituliskan dengan persamaan G = 0,4 E

MaterialModulus geser (Giga Pascal)Intan478Baja79,3Tembaga44,7Titanium41,4Glass26,2Aluminium25,5Karet0,0006

Contoh soal :Sebuah batang kuningan berbentuk silinder berdiameter 10 mm. Hitung beban tarik sepanjang sumbu z untuk menghasilkan perubahan diameter 2,5.10-3 mm jika terjadi deformasinya elastik dan poison rasio nya 0,34.Beban tarik F spesimen bertambah panjang l ke arah sb z dan mengalami penyusutan diameter d = 2,5.10-3 mm pada sb xx = d/do = - 2,5.10-3 / 10 = - 2,5.10-4Regangan pada sb z : z = - x/ = - (- 2,5.10-4)/0,34 = 7,35.10-4Tegangan yang terjadi : = E. z = 97.103 Mpa x 7,35.10-4 = 71,3 MpaBeban tarik : F = .Ao = .(do/2)2. = 71,3.106 N/m2 (10-2/2 m)2 = 5600 N

Kabel aluminium memiliki diameter 1,5 mm dan panjang 5,0 m. kabel tersebut kemudian digunakan untuk menggantung benda yang memiliki massa 5,0 Kg. Modulus Young Aluminium adalah E = 7 x 1010 N/m2.(a). Berapa stress yang bekerja pada kawat(b). Berapa strain kawat(c). Berapa pertambahan panjang kawat(d). Berapa konstanta pegas kawat

Soal :

*1. Initial2. Small load3. UnloadPlastic means permanent.

*

Figure 2 : Ductile material from a standard tensile test apparatus. (a) Necking; (b) failure.

Figure 3 : Failure of a brittle material from a standard tesile test apparatus.

Figure 3.5 Stress-strain diagram for a ductile material.

Figure 3.6 Typical stress-strain behavior for ductile metal showing elastic and plastic deformations and yield strength Sy.

Diameter benda uji do = 3 mmpanjang Lo = 30 mm

Hasil Pengujian :Buat : diagram s - e ????

F ( N )DL (mm)0050,12100,24150,42201,22

Luas Penampang :

A = p d2

Tegangan :

s = F / A

Regangan :

e = DL / Lo

Keterangan :A = luas penampang (mm2) e = regangan (%)d = diameter benda uji (mm) DL = pertambahan panjang (mm) = tagangan (N/mm2) Lo = panjang mula (mm)F = gaya tarik (N)

0707,711415,432123,142830,8500,40,81,44,07

s ( N/m2)e (%)

Deformasi yang mempunyai hubungan tegangan dan regangan linier (proporsional) disebut sebagai deformasi elastis Dalam daerah deformasi elastis dinyatakan Hukum Hooke

Paduan logamModulus elastis (104 MPa)Modulus geser (104 MPa)Ratio PoissonAl6,92,60,33Cu-Zn10,13,70,35Cu11,04,60,35Mg4,51,70,29Ni20,77,60,31Baja20,78,30,27Ti10,74,50,36W40,716,00,28

Ketika uji tarik dilakukan pada suatu logam, perpanjangan pada arah beban, yg dinyatakan dlm regangan z mengakibatkan terjadinya regangan kompressi pada x sb-x dan y pada sb-yBila beban pada arah sb-z uniaxial, maka x = y . Ratio regangan lateral & axial dikenal sebagai ratio PoissonZZzxy

Harga selalu positip, karena tanda x dan y berlawanan.Hubungan modulus Young dengan modulus geser dinyatalan denganE = 2 G (1 + )Biasanya < 0,5 dan utk logam umumnya G = 0,4 E

Utk material logam, umumnya deformso elastis terjadi < 0,005 reganganRegangan > 0,005 terjadi deformasi plastis (deformasi permanen)Teg.Teg.Reg.Reg.ysysTitik luluh atasTitikLuluh bawah 0,002

Ikatan atom atau molekul putus: atom atau molekul berpindah tdk kembali pada posisinya bila tegangan dihilangkanPadatan kristal: proses slip padatan amorphous (bukan kristal). Mekanisme aliran viscous

*

Localized deformation of a ductile material during a tensile test produces a necked region. The image shows necked region in a fractured sample

Keuletan: derajat deformasi plastis hingga terjadinya patahKeuletan dinyatakan denganPresentasi elongasi, %El. = (lf-lo)/lo x 100%Presentasi reduksi area, %AR = (Ao-Af)/Ao x 100%

Perbedaan antara kurva tegangan dan regangan hasil uji tarik utk material yang getas dan ulet ABC : ketangguhan material getasABC : ketangguhan material uletTeg.Reg.ABBCC

LogamKekuatan luluh (MPa)Kekuatan tarik (MPa)Keuletan %El.Au-13045Al286945Cu6920045Fe13026245Ni13848040Ti24033030Mo56565535

Pada daerah necking, luas tampang lintang sampel uji materialTegangan sebenarnya T = F/AiRegangan sebenarnya T = ln li/lo Teg.Reg.tekniksebenarnya

Hubungan tegangan teknik dengan tegangan sebenarnya T = (1 + )Hubungan regangan teknik dengan regangan sebenarnya T = ln (1+ )

Example 1Tensile Testing of Aluminum Alloy Buatlah kurva hub. Stress-Strain dari data load dan perubahan panjang dan berapa modulus elastisitasnya.

Example 1 SOLUTION

Berapa panjang setelah deformation untuk panjang awal sebesar 50 in. Bila tegangan yg digunakan sebesar 30,000 psi.

Example 3: True Stress and True Strain CalculationBandingkan engineering stress and strain dengan true stress and strain untuk Al-alloy in Example 1 pada maximum load. Bila diameter pada beban maximum adalah 0.497 in. dan pada saat fracture is 0.398 in.Example 3 SOLUTION

*