2.4 Karakteristik Mekanik Material
2.4.1 Pengujian Statik 2.4.1.1 Persamaan Tegangan Dan Regangan
Pada sebuah batang lurus yang dikenai beban tarik, maka akan mengalami perubahan panjang yang disertai dengan pengurangan luas penampang batang.
Perubahan panjang ini disebut juga dengan regangan teknik ɛ
eng
, yang didefinisikan sebagai perubahan panjang yang terjadi
∆L terhadap panjang batang mula-mulaL
. Tegangan yang dihasilkan pada proses ini disebut dengan tegangan teknikσ
eng
, dimana hal ini didefinisikan juga sebagai nilai pembebanan yang terjadiF pada suatu luas penampang awalA
σ = FA ………………………………...……….2.1
. Untuk memperoleh tegangan, dalam persamaan dapat dituliskan seperti pada persamaan 2.1.
Dimana : σ = Tegangan normal Nm
2
F = Gaya N A = Luas penampang m
2
Persamaan ini dapat diperluas lagi menjadi seperti ditunjukan pada persamaan 2.2 dan 2.3.
σ
eng
= FA dan
…….……………….………………….2.2
ɛ
eng
= ∆LL
Dimana : σ
…..………………….………………....2.3
eng
= Tegangan teknik Nm
2
A = Luas penampang awal m
2
ɛ
eng
∆L = Perubahan panjang m = Regangan Teknik mm
Dimana ∆L = L
1
-L . L
1
merupakan panjang akhir batang pada suatu pengujian tarik sebelum beban dihilangkan kembali. Tegangan sebenarnyaσ
true
didefinisikan sebagai nilai beban yang diberikan terhadap luas penampang batang A
1
yang berubah akibat tarikan. Sementara regangan yang sebenarnya ɛ
true
σ didefinisikan sebagai logaritmik perubahan panjang batang akhir terhadap panjang
awal batang. Kedua istilah tersebut dapat dituliskan kedalam bentuk persamaan 2.4 dan 2.5.
true
= FA
1
dan ………..…………..……………………2.4
ɛ
true
= ln L
1
L
Dimana : σ
……….………..……………………2.5
true
= Tengangan sebenarnya Nm
2
A
1
= Luas penampang setelah pengujian m
2
ɛ
true
Dalam aplikasinya, hasil dari pengukuran tegangan pada pengujian tarik dan tekan umumnya merupakan nilai teknik, hal ini disebabkan oleh sulitnya
mendapatkan nilai perubahan luas penampang sebenarnya yang disebabkan oleh beban tarik dan tekan. Selain itu, perubahan yang terjadi sangat kecil, sehingga
dapat dianggap sama dengan A = Regangan sebenarnya mm
2.4.1.2 Hubungan Tegangan Dan Regangan
.
Batas–batas tertentu tegangan pada suatu material nilainya proporsional terhadap regangan yang dihasilkan. Teori ini kemudian lebih dikenal dengan
Hukum Hooke. Namun teori ini hanya berlaku pada batas elastik material, dimana tegangan akan berbanding lurus terhadap regangan, dan bila beban dihilangkan,
maka sifat ini akan menyebabkan material kembali kedalam bentuk dan dimensi aslinya. Jika beban yang diberikan melebihi batas elastik, maka material tidak
akan bisa kembali pada bentuk semula. Perbandingan antara tegangan dan regangan dalam batas elastik disebut
dengan istilah modulus elastisitas. Persamaan modulus elastisitas dapat dilihat pada persamaan 2.6.
E = σɛ ………….…………………………2.6
Dimana : E = Modulus elastisitas Nm
2
σ = Tegangan N ɛ = Regangan mm
2.4.1.3 Pengujian Tekan
Mekanisme deformasi polymeric foam akibat beban statik ditunjukkan oleh gambar 2.6. yaitu kurva tegangan dan regangan, berdasarkan kurva tegangan
dan regangan uji tekan statik diperoleh tiga tingkatan respon yaitu: Elastisitas linearbending, plateaubuckling elastis,dan densification. Tiga tingkatan ini
memiliki definisi yang berbeda.
Gambar 2.6 Tipikal kurva respon tegangan regangan terhadap polymeric foam akibat beban static Gere M J, 1987
Elastisitas linear ditandai oleh bending terhadap dinding rongga dan kemiringantegangan-regangan awal atau modulus elastisitas yang diperoleh dari
tingkatan ini. Plateau merupakan karakteristik respon yang terjadi setelah polymeric foam mengalami elastisitas linier ditandai dengan berlipatnya rongga-
ronggabuckling elastis polymeric foam. Pada saat rongga-rongga hampir terlipat seluruhnya dan dinding-dinding rongga menyatu, akan mengakibatkan rongga-
rongga menjadi lebih padat, tegangan normal tekan statik akan meningkat. Karakteristik material dapat diketahui dari respon yang dialami material.
Respon diakibatkan oleh adanya gangguandisturbance yang diberikan terhadap sebuah sistem. Gangguan akan mengakibatkan perubahan atau deformasi pada
material. Dalam pengujian statik, perubahan terjadi pada dimensi material. Didalam pengujian tekan statik, gaya yang diberikan terlihat pada gambar 2.7.
Keterangan gambar : F = Gaya yang diberikan pada batang N L
∆L = perubahan panjang pada batang m = Panjang awal batang uji m
Gambar 2.7 Diagram uji tekan statik Yani, 2011 Berdasarkan diagram yang ditunjukkan pada gambar 2.7. dapat ditentukan
respon mekanik berupa tegangan normal dan regangan akibat beban tekan statik. Tegangan normal akibat beban tekan statik dapat ditentukan berdasarkan
persamaan 2.4. Sementara untuk regangan akibat beban tekan statik adalah:
� = Δ�� ...………………………………. 2.7
Regangan akibat beban statik adalah perbandingan antara ΔL perubahan panjang spesimen m dan L
E = ��
……………………….…………...2.8 panjang awal spesimen m. Berdasarkan respon
yang dialami oleh material maka karakteristik material tersebut dapat diketahui, seperti modulus elastisitas. Modulus elastisitas secara matematis Hukum Hooke
dapat ditentukan berdasarkan persamaan 2.8 atau 2.9.
atau E =
�.�
2.4.2. Pengujian Impak
Kategori