8/18/2015 fatigue n fracture (^_^) | Call (^_^) Welding

https://call19me.wordpress.com/category/fatiguenfracture_/ 1/6

Call (^_^) Welding

FRACTURE TOUGHNESSMaret 28, 2010, 4:37 am Filed under: fatigue n fracture (^_^)FRACTURE TOUGHNESSUmumFracture toughness merupakan indikasi untuk menentukan berapa harga stress yangdiijinkan untuk meminimalisir perambatan cacat yang sudah ada sebelumnya. Cacat yangterjadi mungkin muncul sebagai retak, void, inklusi, cacat las, desain diskontinuitas, ataubeberapa kombinasi dari semuanya.Sebuah parameter yang disebut faktor intensitas tegangan (K)digunakan untuk menentukan Fracture toughness sebagian besar bahan.Angka Romawi menunjukkan modus patahan. Mode I adalah kondisi dimana retak tegak lurus dengan arah loading tarik terbesar. Mode IIadalah kondisi di mana retak sejajar dengan arah beban (shear stress).Sedangkan Mode III adalah kondisi akibat shear stress yangmenyamping. Mode I adalah modus yang paling sering ditemui. Dibawahini akan dibahas tentang persamaan untuk mempertimbangkan nilai KI.Faktor intensitas tegangan merupakan fungsi dari beban, ukuran retak, dan bentuk geometri.Faktor intensitas tegangan dapat diwakili oleh persamaan berikut: =  .  . √

Di mana: KI = Fracture toughness ( )σ = tegangan (MPa atau psi)a = panjang retak (meter atau inci) = faktor geometri = 1,99 − 0,41 

 + 18,7 

− 38,48 

+ 53,851 

w = lebar specimen (sejajar a)

8/18/2015 fatigue n fracture (^_^) | Call (^_^) Welding

https://call19me.wordpress.com/category/fatiguenfracture_/ 2/6

Penngaruh ketebalan bahanSpesimen yang memiliki perbedaan ukuran secaraabsolut akan menghasilkan nilai KI berbeda. Tegangan yangterjadi pada ketebalan yang berbeda akan membuatperambatan retak yang berbeda pula. Setelah ketebalanmelebihi dimensi kritis, nilai KI menjadi relatif konstan.Disebut sebagai KIC, yaitu sifat asli dari material atau planestrainfracture toughness. Hubungan antara KI dan KIC samadengan hubungan antara stres ujung retak dan tegangantarik. Jika sudah diketahui nilai KIC , maka dengan ketebalanberapapun fracture yang terjadi akan dapat stabil. Dan jikanilai KI melebihi nilai KIC, akan terjadi unstabil fracture.Plane‑Strain dan Plane‑StressKetika material terdapat retak dan sedang dalam kondisibertegangan, melebihi tegangan yieldnya maka akan terjadideformasi plastis di daerah sekitar ujung retak. Ujung retak yangmengalami tegangan kurang dari tegangan yield akan samadengan tegangan material yang bebas cacat, tetapi dapatmengalami deformasi lateral (dalam arah Z) karena tidak adategangan yang normal terhadap permukaan bebas. Sebagiandaerah (surface) cenderung terjadi patah ulet dalam cara yangkhas, dengan arah 45o akibat tegangan geser. Kondisi ini disebut“plane‑stres”, terjadi pada material tipis di mana ketebalan tidakmampu menahan tegangan yang terjadi.Material yang terdapat tegangan triaxial akan membentukperambatan retak yang tegak lurus dengan arah beban. Namunsebelumnya terjadi juga tegangan geser pada permukaanmembentuk sudut 45o. Kondisi ini disebut “plane‑strain” danditemukan dalam material tebal. Pada daerah permukaan akanterjadi patah ductile, tetapi jika arah perambatan retak sudahtegak lurus, maka akan terjadi patah brittle.Plane‑Strain Fracture Toughness TestingKetika melakukan tes fracture toughness, bantuk specimen yangpaling umum adalah satu takik tepi lengkung (SENB atau tiga titiktikungan), dan compact tension (CT) spesimen. Dari pembahasandi atas, jelaslah bahwa penentuan yang akurat pada plane‑strainharus ditentukan dulu ketebalan kritis (B). Pengujian telahmenunjukkan bahwa kondisi plane‑strain umumnya berlaku jika:Dimana: B = ketebalan minimum yang menghasilkandeformasi plastik minimal di ujung retak.KIC = Fracture toughness ( )σy = tegangan yield (MPa atau psi)Jika nilai ketangguhan patah tulang yang dihasilkan dari pengujian tidak memenuhipersyaratan di atas persamaan, tes harus diulang dengan menggunakan spesimen yang lebih

8/18/2015 fatigue n fracture (^_^) | Call (^_^) Welding

https://call19me.wordpress.com/category/fatiguenfracture_/ 3/6

tebal. Kadang‑kadang tidak mungkin untuk menghasilkan spesimen yang memenuhipersyaratan ketebalan. Misalnya ketika produk pelat relatif tipis dengan ketangguhan tinggi,tidak mungkin untuk membuat spesimen yang lebih tebal dengan plane‑strain di ujung retak.

MENINGGALKAN KOMENTAR

FATIGUE LIFESMaret 25, 2010, 4:51 pm Filed under: fatigue n fracture (^_^)FATIGUE LIFESTegangan berulang pada logam dapat mengalami gagal sebelum waktunya jikadibandingkan dengan tegangan statis. Dengan berkurangnya ketangguhan logamtersebut menyebabkan umur logam bias lebih rendah. Itulah yang disebut denganfatigue lifes. Fatigue lifes dinyatakan dengan berapa banyak “cycle”. Tergantung olehberapa frekwensi tegangan yang bekerja.Tentunya tidak hanya tegangan yang bekerja yang menyebabkan fatigue lifesrendah. Bukan antara tegangan statis dan tegangan dinamis. Ada bebrapa factor yangmempengaruhi fatigue lifes, antara lain : TeganganTegangan disini dimaksudkan tegangan yang terjadi pada material. Biasberlaku tagangan statis atau tegangan dinamis. Dari dua jenis tegangantersebut, tegangan dinamislah yang mempengaruhi fatigue lifes. Karena sepertidefinisi fatigue sendiri, bahwa fatigue failure terjadi akibat tegangan dinamis,bukan tegangan statis. Proses pengerjaanProses pengerjaan dapat mempengaruhi fatigue lifes, seperti prosesmachining. Setelah terjadi proses machining, permukaan material bias sangathalus ataupun kasar. Kondisi permukaan inilah yang sangat kritis. Mengingatproses terjadinya fatigue failure adalah dimulai dengan adanya crack initiation. Kondisi materialKondisi material yang dimaksud adalah proses heat‑treatment. Dimanaberbeda nilai fatigue lifes antara dilakukannya proses annealing, normalizing,atau hardening. Berbedanya proses heat‑treatment akan membedakan nilaikekerasan material tersebut. Kekerasan inilah yang mempengaruhi fatigue lifes.Semakin tangguh material maka nilai fatigue lifes akan semakin besar. Bentuk dan ukuranMaterial di suatu struktur bisa berbentuk macam‑macam. berbentuk balok,round‑bar, ellips, dan lain‑lain. Berbedanya bentuk dan ukuran akanmempengaruhi konsentrasi tegangan pada permukaan. Konsentrasi teganganinilah yang menyebabkan terjadinya crack initiation dan akhirnya terjadi fatiguefailure. TemperatureTelah diketahui bahwa temperature kerja akan mempengaruhi ketangguhanmaterial. Seperti pada uji impact, akan diketahui temperature transisi. Semakintangguh material maka fatigue lifes material tersebut akan semakin besar.

8/18/2015 fatigue n fracture (^_^) | Call (^_^) Welding

https://call19me.wordpress.com/category/fatiguenfracture_/ 4/6

 Kondisi lingkunganKondisi lingkungan dapat menyebabkan mutu material manurun. Itulah yangdisebut dengan proses korosi. Jika terjadi korosi, maka permukaan material akanberubah. Itulah yang mempengaruhi fatigue lifes material tersebut.Untuk dapat mengetahui berapa nilai fatigue lifes, delakukan uji kelelahan (fatiguetest). Uji fatigue dilakukan dengan memberikan tegangan secara dinamis sampai terjadipatah. Dari hasil uji fatigue akan dapat diperkirakan laju penjalaran retak (crack growthrate).JENIS TEGANGAN UJI LELAHSeperti uraian diatas, uji lelah dilakukan dengan memberikan tegangan secaradinamis pada material. Tegangan dinamis itu sendiri juga berbeda‑beda tiap material.Tergantung dari kondisi dimana material tersebut akan dipakai. Wohler telah membuatdiagram teggangan dinamis yang berbeda. Dibawah ini adalah jenis “digram wohler”,termasuk jenis tegangan dinamis untuk uji lelah antara lain :

FATIGUE / ENDURANCE LIMITSEndurance limits adalah jumlah jarak amplitude yang belum menyebabkanterjadinya patah lelah. Endurance limits dapat dilihat pada S‑N Diagram. Dikembangkanoleh RR.Moore dengan memberikan beban fluktuasi pada fatigue strength atauketangguhan terhadap patah lelah.Diagram diatas adalah S‑N diagram dari material steel. Dapat diketahui bahwa padajumlah cycle mencapai 106 cycle, material steel tidak akn terjadi patah. Ditunjukkandengan garis lurus yang tak terhingga, sehingga pada fatigue strength (sf) sekitar48MPa dengan diberikan tegangan 106 cycle, steel akan tahan lama.Tiap material mempunyai endurance limits yang berbeda. Jika pada steel dapatdiketahui secara jelas, maka berbeda dengan alumunium. Aluminum hampir tidakmempunyai endurance limits. Kurva yang terjadi tidak ada belokan yang kemudianlurus. Kurva alumunium akan semakin rendah dengan semakin besarnya jumlahfluktuasi tegangan.Pertanyaan :1. Kenapa temperature kerja dapat mempengaruhi nilai fatigue lifes ???2. Buktikan bahwa nilai R pada “tension‑tension stress” berilai 0 < R < 1 ???3. Kenapa pada alumunium tidak ada kurva infinite lifes ???Jawaban :1. Karena temperature kerja akan mempengaruhi ketangguhan material. Sepertipada uji impact, akan diketahui temperature transisi. Semakin tangguhmaterial maka fatigue lifes material tersebut akan semakin besar.2. Nilai R = Smin / SmaxMisal Smin = 10 MPa, Smax = 40 MPaMaka nilai R = 10 / 40 = 0,25Jadi nilai R pada ‘tegangan tekan‑tekan’ akan lebih besar dari 0 dan tidaksampai bernilai 1.3. Karena berapapun jumlah fluktuasi tegangan yang diberikan, kurva S‑Ndiagram tetap menunjukkan adanya patah.

8/18/2015 fatigue n fracture (^_^) | Call (^_^) Welding

https://call19me.wordpress.com/category/fatiguenfracture_/ 5/6

MENINGGALKAN KOMENTAR

TAHAP TERJADI PATAH LELAHMaret 25, 2010, 4:42 pm Filed under: fatigue n fracture (^_^)FATIGUE FAILURE STAGESSering terjadi suatu kegagalan dari konstruksi‑konstruksi logam. Padahalsetelah diselidiki, beban yang bekerja sebelum terjadi kegagalan masih sangatdibawah beban yang diijinkan. Itulah yang disebut sebagai kegagalan lelah ( fatiguefailure ), yaitu kegagalan pada logam akibat beban berulang sehingga terjadikelelahan dan akhirnya patah. Menurut ASTM, fatigue failure dapat didefinisikanyaitu proses berubahnya struktur secara permanen akibat tegangan berulang yangmenyebabkan satu titik pada permukaan terjadi retakan dan akhirnya patah setelahperubahan beban tertentu.Sebenarnya suatu konstruksi sudah didesain sedemikian rupa agar beban yangbekerja kurang dari yield strengthnya, namun tetap saja terjadi kegagalan. Karenaitulah fatigue failure akan terjadi akibat beban dinamis, dan tidak akibat bebanstatis.Sesuai definisi dari ASTM, Fatigue failure dimulai dari suatu retak yangsangat kecil, tidak akan kelihatan dengan mata telanjang. Dengan berlangsungnyabeban yang berulang, retak tersebut mulai mengembang. Retak tersebut akansemakin merantak karena terjadi konsentrasi tegangan di area retak tersebut.Setelah panjang retak tertentu dan struktur tIdak mampu lagi menahan beban yangbekerja, maka akan terjadi patah secara tiba‑tiba. Bisa disebut juga gagal yang takdapat diperkirakan.Tahap‑tahap terjadinya fatigue failure dimulai dari adanya ‘crack initiation’,kemudian crack tersebut mengalami ‘crack propagation’ dan tahap terakhir terjadi‘final failure’.1. Crack initiationMunculnya retak awal pada titik di permukaan yang memulaiterjadinya gagal. Untuk mencegah timbulnya retak awal ini, maka kerataanpermukaan betul‑betul harus diperhatikan. Dengan adanya permukaan yangtidak rata, maka peluang crack inisiasi akan semakin cepat. Ada dua tahapcrack initiation, yaitu crack nucleation dan growth of micro crack.2. Crack propagationPeristiwa crack propagation terjadi setelah kejadian tumbuhnyaretak secara mikro. Crack propagation disebut juga peristiwa growth ofmacro crack. Proses tumbuhnya retak makro ini terbilang leih cepat daripada pertumbuhan retak mikro.3. Final failureFinal failure terjadi setelah dua tahap crack diatas selesai. Setelahpermukaan material sudah tak mampu lagi menahan beban yang bekerja.Biasanya beban tersebut masih dibawah tegangan yield nya. Padapermukaan material terlihat kasar seperti patak getas.

8/18/2015 fatigue n fracture (^_^) | Call (^_^) Welding

https://call19me.wordpress.com/category/fatiguenfracture_/ 6/6

Crack initiationFinal failureCrack propagation pertanyaan :1. beban pada patah fatigue bekerja secara??2. kenapa beban yang bekerja pada patah fatigue kurang daritegangan yieldnya??3. apa saja tahap‑tahap sebelum terjadi patah?? jawaban :1. secara dinamis.2. karena setelah terjadi retak yang menjalar kedalam material, luaspermukaan sisa sudah tidak mampu lagi untuk menerima bebansecara normal, jadi meskipun bebannya bekerja kecil tetap terjadipatah.3. tahap terjadinya patah lelah :a. crack initiationb. crack propagationc. final failure

MENINGGALKAN KOMENTAR

Call (^_^) WeldingBlog di WordPress.com. The Benevolence Theme.Ikuti

Ikuti “Call (^_^) Welding”

Buat situs dengan WordPress.com