Data Pengamatan Dan Pengolahan Data Uji Puntir

12
BAB III Data dan Pengolahan Data Data Percobaan: Jenis Spesimen : ST-37 Gage length awal : 53,6 mm Diameter ` : 6,9 mm Kecepatan puntir : 0,267 putaran/detik Mesin Uji : Tarno Grocki Kekerasan awal : 45 HRA Kekerasan akhir : 55 HRA Jumlah putaran : 4,3 putaran Durasi : 15,71 sekon Diameter patahan : 6,8 mm Faktor pengali : 10,58 Gambar spesimen setelah pengujian

description

A

Transcript of Data Pengamatan Dan Pengolahan Data Uji Puntir

BAB III

Data dan Pengolahan Data

Data Percobaan:

Jenis Spesimen : ST-37

Gage length awal : 53,6 mm

Diameter ` : 6,9 mm

Kecepatan puntir : 0,267 putaran/detik

Mesin Uji : Tarno Grocki

Kekerasan awal : 45 HRA

Kekerasan akhir : 55 HRA

Jumlah putaran : 4,3 putaran

Durasi : 15,71 sekon

Diameter patahan : 6,8 mm

Faktor pengali : 10,58

Gambar spesimen setelah pengujian

Data Pengujian

Dari hasil pengujian diperoleh data sebagai berikut:

Time (sec) Channel 1

0 0,166015625

1,04 1,8515625

1,54 2,76953125

2,03 3,849609375

2,53 3,936523438

3,02 4,72265625

3,52 4,889648438

4,01 5,399414063

4,5 5,486328125

5 5,712890625

5,55 5,959960938

7,53 5,865234375

8,02 6,0703125

8,51 5,627929688

9,01 6,243164063

9,5 5,797851563

10 6,352539063

10,55 6,46484375

11,04 6,436523438

11,53 5,963867188

12,03 6,345703125

12,52 6,504882813

13,02 6,708984375

13,51 6,640625

14,01 6,57421875

Kemudian data tersebut dikonversi menjadi momen puntir (Mt) dan jumlah

putaran (n) dengan rumus:

Mt = channel x 10,58

Jumlah putaran = Time x kecepatan puntir

maka akan didapat data sebagai berikut beserta kurvanya:

Time (sec) Channel 1 Momen puntir (Mt) Nm Jumlah putaran (n)

0 0,166015625 1,756445313 0

1,04 1,8515625 19,58953125 0,277333333

1,54 2,76953125 29,30164063 0,410666667

2,03 3,849609375 40,72886719 0,541333333

2,53 3,936523438 41,64841797 0,674666667

3,02 4,72265625 49,96570313 0,805333333

3,52 4,889648438 51,73248047 0,938666667

4,01 5,399414063 57,12580078 1,069333333

4,5 5,486328125 58,04535156 1,2

5 5,712890625 60,44238281 1,333333333

5,55 5,959960938 63,05638672 1,48

7,53 5,865234375 62,05417969 2,008

8,02 6,0703125 64,22390625 2,138666667

8,51 5,627929688 59,54349609 2,269333333

9,01 6,243164063 66,05267578 2,402666667

9,5 5,797851563 61,34126953 2,533333333

10 6,352539063 67,20986328 2,666666667

10,55 6,46484375 68,39804688 2,813333333

11,04 6,436523438 68,09841797 2,944

11,53 5,963867188 63,09771484 3,074666667

12,03 6,345703125 67,13753906 3,208

12,52 6,504882813 68,82166016 3,338666667

13,02 6,708984375 70,98105469 3,472

13,51 6,640625 70,2578125 3,602666667

14,01 6,57421875 69,55523438 3,736

Selanjutnya kita menentukan sudut puntir yang diperoleh dari θ = 2πn, dimana n

merupakan jumlah putaran. Sehingga diperoleh data sebagai berikut beserta

kurvanya:

Momen puntir (Mt) Nm θ (rad)

1,756445313 0

19,58953125 1,743238095

29,30164063 2,581333333

40,72886719 3,402666667

41,64841797 4,240761905

49,96570313 5,062095238

51,73248047 5,900190476

57,12580078 6,72152381

58,04535156 7,542857143

60,44238281 8,380952381

63,05638672 9,302857143

62,05417969 12,62171429

64,22390625 13,44304762

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4

kurva Mt vs jumlah putaran

kurva mt vs jumlahputaran

Jumlah Putaran

Mt (Nm)

59,54349609 14,26438095

66,05267578 15,10247619

61,34126953 15,92380952

67,20986328 16,76190476

68,39804688 17,68380952

68,09841797 18,50514286

63,09771484 19,32647619

67,13753906 20,16457143

68,82166016 20,98590476

70,98105469 21,824

70,2578125 22,64533333

69,55523438 23,48342857

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 5 10 15 20 25

Kurva Mt vs θ

Kurva Mt vs θ

Mt (Nm)

θ (rad)

Selanjutnya adalah mencari θ’ dimana θ’ = 𝜃

𝐿 ; dengan L merupakan panjang

awal spesimen dan θ adalah sudut puntir. Lalu kita dapatkan data hubungan

antara momen puntir (Mt) dan sudut puntir sebagai berikut beserta kurvanya:

Momen puntir (Mt) Nm θ’ (rad/m)

1,756445313 0

19,58953125 32,52309879

29,30164063 48,15920398

40,72886719 63,48258706

41,64841797 79,11869225

49,96570313 94,44207534

51,73248047 110,0781805

57,12580078 125,4015636

58,04535156 140,7249467

60,44238281 156,3610519

63,05638672 173,5607676

62,05417969 235,4797441

64,22390625 250,8031272

59,54349609 266,1265103

66,05267578 281,7626155

61,34126953 297,0859986

67,20986328 312,7221038

68,39804688 329,9218195

68,09841797 345,2452026

63,09771484 360,5685856

67,13753906 376,2046908

68,82166016 391,5280739

70,98105469 407,1641791

70,2578125 422,4875622

69,55523438 438,1236674

Dengan kurva Mt vs θ’ kita dapat menentukan torsional yield strength dengan

metode offset 0,04 rad/m. setelah mendapatkan besar momen torsi ketika

spesimen mencapai torsional yield strength, kita mengonversikan besar momen

torsi tersebut menjadi torsional strength dengan rumus:

τ = 16𝑀𝑡

𝜋𝐷3

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 100 200 300 400 500

kurva Mt vs θ'

kurva Mt vs θ'

Mt (Nm)

θ' (rad/m)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 100 200 300 400 500

kurva Mt vs θ' (offset)

kurva Mt vs θ'

Mt (Nm)

θ' (rad/m)

didapat torsional yield strength pada besar momen torsi = 41,64841797 Nm

berarti menggunakan rumus : τ = 16𝑀𝑡

𝜋𝐷3

torsional yield strength = 645,426 MPa

Setelah mendapat torsional yield strength maka kita dapat menentukan daerah elastis

dan plastisnya

Daerah elastis

Pada daerah elastis kita menggunakan persamaan τ = 16𝑀𝑡

𝜋𝐷3 dan γ = rθ’ maka

kita dapat hubungan antara τ dan γ pada daerah elastis beserta kurvanya

Momen puntir (Mt) Nm θ’ (rad/m) γ (rad) τ (MPa)

1,756445313 0 0 27,21966037

19,58953125 32,52309879 0,112204691 303,579271

29,30164063 48,15920398 0,166149254 454,0879813

40,72886719 63,48258706 0,219014925 631,1758893

41,64841797 79,11869225 0,272959488 645,4261821

y = 2606x

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

kurva τ vs γ (daerah elastis)

kurva τ vs γ (daerah elastis)

Linear (kurva τ vs γ (daerah elastis))

τ (MPa)

γ (rad)

dari regresi linier kurva diatas maka didapat persamaan y = 2606x. gradien dari regresi

linier tersebut merupakan nilai modulus rigidity dari spesimen menurut rumus:

τ = Gγ

maka didapat modulus of rigidity = 2,606 GPa

Daerah Plastis Pada daerah plastis kita tidak menggunakan persamaan seperti di kurva pada

daerah elastis karena hubungan antara τ dan γ tidak berbentuk linier, maka dari

itu kita menggunakan persamaan τ = 1

2𝜋𝑟3 (3𝐶𝐷 + 𝐵𝐶)

untuk menentukan tegangan geser pada darrah plastis, kami mengambil 6 titik

sebagai berikut beserta kurvanya :

BC CD θ’ BC + 3CD τ (MPa) γ (rad)

18,46570313 49,96570313 94,44207534 168,3628125 652,2802821 0,32582516

27,73248047 51,73248047 110,0781805 182,9299219 708,7169623 0,379769723

15,62580078 57,12580078 125,4015636 187,0032031 724,497888 0,432635394

10,85638672 63,05638672 173,5607676 200,0255469 774,949754 0,598784648

10,92390625 64,22390625 250,8031272 203,595625 788,7811431 0,865270789

7,812675781 66,05267578 281,7626155 205,9707031 797,9827988 0,972081023

6,398046875 68,39804688 329,9218195 211,5921875 819,7618565 1,138230277

8,881054688 70,98105469 407,1641791 221,8242188 859,4033435 1,404716418

modulus of rupture sebesar = 859,4 MPa

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

Kurva τ vs γ (daerah plastis)

Kurva τ vs γ (daerah plastis)

τ (MPa)

γ (rad)

Kemudian kita akan menentukan true stress dan true strain dengan kriteria tresca dan

von misses. Menurut kriteria tresca σ = 2τ dan ε = 𝛾

2 dan menurut kriteria von

misses σ = τ √3 dan ε = 𝛾

√3

σ (tresca) ε (tresca) σ (von misses) ε (von misses) 1304,560564 0,16291258 1129,782589 0,188115244

1417,433925 0,189884861 1227,533787 0,219260152

1448,995776 0,216317697 1254,867152 0,249782161

1549,899508 0,299392324 1342,252347 0,345708478

1577,562286 0,432635394 1366,209016 0,499564323

1595,965598 0,486040512 1382,146751 0,561231241

1639,523713 0,569115139 1419,869186 0,657157557

1718,806687 0,702358209 1488,530255 0,811013402

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Tresca

Von Misses

σ (MPa)Kurva Tresca dan Von Misses

ε

Selanjutnya untuk menentukan nila n dan K dari persamaan σ = K𝜀𝑛 kemudian

kita beri log pada kedua ruas kiri dan kanan sehingga menjadi persamaan:

log σ = n.log 𝜀 + log K

K: konstanta kekuatan

n: eksponen strain hardening

log σ (tresca) log ε (tresca) log σ (von misses) log ε (von misses)

3,115464246 -0,788045379 3,052994878 -0,72557601

3,151502823 -0,721509658 3,089033455 -0,65904029

3,161067119 -0,664907949 3,098597751 -0,602438581

3,19030354 -0,523759338 3,127834172 -0,46128997

3,197986515 -0,363877953 3,135517147 -0,301408585

3,203023526 -0,313327531 3,140554157 -0,250858162

3,214717702 -0,244799862 3,152248334 -0,182330494

3,235227035 -0,153441337 3,172757666 -0,090971969

Kurvanya:

3

3.05

3.1

3.15

3.2

3.25

-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0

Log stress vs Log strain(tresca)

Log stress vs log strain(Von Misses)

Linear (Log stress vs Logstrain (tresca))

Linear (Log stress vs logstrain (Von Misses))

y = 0,15738x + 3,1856

y = 0,15762x + 3,2581

Kurva log stress vs log strain (tresca - Von Misses)

Dengan meninjau y = mx + c, dengan m = n (eksponen strain hardening) dan c =

log K, maka dari grafik diatas dapat kita ketahui bahwa:

Tresca :

keofisien kekuatan sebesar 1811,8 MPa

eksponen strain hardening sebesar 0,15672

Von Misses :

koefisien kekuatan sebesar 1533,2 MPa

eksponen strain hardening sebesar 0,15738