MEKANIKA BAHAN TEGANGAN DAN REGANGAN

20
MEKANIKA BAHAN TEGANGAN DAN REGANGAN FAKULTAS SAINS DAN TEKNIK JURUSAN TEKNIK, PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN Hamdani, S.T, S.Pdi, M.Eng

description

FAKULTAS SAINS DAN TEKNIK JURUSAN TEKNIK, PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN. MEKANIKA BAHAN TEGANGAN DAN REGANGAN. Hamdani , S.T , S.Pdi , M.Eng. a. P. P. P. P. Tarik. ( a ). a. P. P. P. P. Tekan. ( b ). TEGANGAN. - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of MEKANIKA BAHAN TEGANGAN DAN REGANGAN

Page 1: MEKANIKA   BAHAN TEGANGAN DAN REGANGAN

MEKANIKA BAHANTEGANGAN DAN REGANGAN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNIKJURUSAN TEKNIK, PROGRAM STUDI TEKNIK SIPILUNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

Hamdani, S.T, S.Pdi, M.Eng

Page 2: MEKANIKA   BAHAN TEGANGAN DAN REGANGAN

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

Page 3: MEKANIKA   BAHAN TEGANGAN DAN REGANGAN

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.

Page 4: MEKANIKA   BAHAN TEGANGAN DAN REGANGAN

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

Page 5: MEKANIKA   BAHAN TEGANGAN DAN REGANGAN

HUBUNGANTEGANGAN DAN REGANGAN

tega

ngan

reganganO

AB C

D

E

F

G

Grafik hubungan tegangan dan regangan pada salah satu material yaitu baja

Page 6: MEKANIKA   BAHAN TEGANGAN DAN REGANGAN

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

Page 7: MEKANIKA   BAHAN TEGANGAN DAN REGANGAN

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.

Page 8: MEKANIKA   BAHAN TEGANGAN DAN REGANGAN

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.

Page 9: MEKANIKA   BAHAN TEGANGAN DAN REGANGAN

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)

Page 10: MEKANIKA   BAHAN TEGANGAN DAN REGANGAN

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.

Page 11: MEKANIKA   BAHAN TEGANGAN DAN REGANGAN

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.

Page 12: MEKANIKA   BAHAN TEGANGAN DAN REGANGAN

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

Page 13: MEKANIKA   BAHAN TEGANGAN DAN REGANGAN

Persentase pengurangan luas area (pria)

100xAaApria

A = luas area awala = luas area pada neck

Page 14: MEKANIKA   BAHAN TEGANGAN DAN REGANGAN

Persentase elongation (pe)

100xLlLPE

L = panjang spesimen awall = panjang spesimen akhir

Page 15: MEKANIKA   BAHAN TEGANGAN DAN REGANGAN

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.

Page 16: MEKANIKA   BAHAN TEGANGAN DAN REGANGAN

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

Page 17: MEKANIKA   BAHAN TEGANGAN DAN REGANGAN

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

Page 18: MEKANIKA   BAHAN TEGANGAN DAN REGANGAN

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.

Page 19: MEKANIKA   BAHAN TEGANGAN DAN REGANGAN

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.

Page 20: MEKANIKA   BAHAN TEGANGAN DAN REGANGAN

SAMPAI SINI DULU YA…MATURNUWUN