Analisis Hasil Uji Tarik Material

sebenarnya true stress- true strain, dan juga nilai Modulus Young E sebagai berikut: Modulus Young, E = Tegangan saat luluhregangan saat luluh y y E ε σ = E = 3.34E+10 Pa Tabel 4.1. Properti material stainless steel RST14 Engineering strain Engineering stress True strain True stress Plastic strain 0.000 0.00E+00 0.000 0.00E+00 0.005 1.98E+08 0.005 1.99E+08 0.010 3.30E+08 0.010 3.33E+08 0.000 0.015 3.52E+08 0.015 3.57E+08 0.004 0.020 3.63E+08 0.020 3.70E+08 0.009 0.025 3.85E+08 0.025 3.95E+08 0.013 0.030 3.96E+08 0.030 4.08E+08 0.017 0.035 4.07E+08 0.034 4.21E+08 0.022 0.040 4.18E+08 0.039 4.35E+08 0.026 0.045 4.29E+08 0.044 4.48E+08 0.031 0.050 4.40E+08 0.049 4.62E+08 0.035 0.055 4.46E+08 0.054 4.70E+08 0.040 0.060 4.51E+08 0.058 4.78E+08 0.044 0.065 4.62E+08 0.063 4.92E+08 0.048 0.070 4.68E+08 0.068 5.00E+08 0.053 0.075 4.73E+08 0.072 5.08E+08 0.057 0.080 4.79E+08 0.077 5.17E+08 0.062 0.085 4.84E+08 0.082 5.25E+08 0.066 0.090 4.88E+08 0.086 5.32E+08 0.070 0.095 4.90E+08 0.091 5.36E+08 0.075 0.100 4.95E+08 0.095 5.45E+08 0.079 0.105 5.01E+08 0.100 5.53E+08 0.083 0.110 5.06E+08 0.104 5.62E+08 0.088 0.115 5.09E+08 0.109 5.68E+08 0.092 0.120 5.11E+08 0.113 5.72E+08 0.096 0.125 5.13E+08 0.118 5.77E+08 0.101 0.130 5.15E+08 0.122 5.82E+08 0.105 0.135 5.17E+08 0.127 5.87E+08 0.109 0.140 5.19E+08 0.131 5.92E+08 0.113 0.145 5.21E+08 0.135 5.97E+08 0.118 0.150 5.26E+08 0.140 6.05E+08 0.122 0.155 5.24E+08 0.144 6.05E+08 0.126 0.160 5.25E+08 0.148 6.09E+08 0.130 0.165 5.31E+08 0.153 6.18E+08 0.134 0.170 5.31E+08 0.157 6.21E+08 0.138 0.175 5.31E+08 0.161 6.23E+08 0.143 0.180 5.25E+08 0.166 6.20E+08 0.147 0.185 5.24E+08 0.170 6.20E+08 0.151 0.190 5.23E+08 0.174 6.22E+08 0.155 0.195 5.21E+08 0.178 6.23E+08 0.160 0.200 5.19E+08 0.182 6.23E+08 0.164 0.205 5.17E+08 0.186 6.23E+08 0.168 0.210 5.15E+08 0.191 6.23E+08 0.172 0.215 5.10E+08 0.195 6.19E+08 0.176 0.220 5.06E+08 0.199 6.17E+08 0.180 0.225 4.99E+08 0.203 6.11E+08 0.185 0.230 4.95E+08 0.207 6.09E+08 0.189 0.235 4.90E+08 0.211 6.05E+08 0.193 0.240 4.83E+08 0.215 5.99E+08 0.197 0.245 4.62E+08 0.219 5.75E+08 0.202 0.246 4.40E+08 0.220 5.48E+08 0.204 4.1.2. Property stainless steel RST13: 0.00E+00 2.00E+08 4.00E+08 6.00E+08 8.00E+08 1.00E+09 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 Regangan T e g a n g a n , P a Gambar 4.2. Kurva tegangan - regangan nominal stainless steel RST13 hasil uji tarik Modulus Young, E = Tegangan saat luluhregangan saat luluh y y E ε σ = E = 1.44E+10 Pa Tabel 4.2. Properti material stainless steel RST13 Engineering strain Engineering stress True strain True stress Plastic strain 0.000 0.00E+00 0.000 0.00E+00 0.012 3.23E+08 0.012 3.27E+08 0.024 4.42E+08 0.024 4.53E+08 0.036 4.93E+08 0.035 5.11E+08 0.000 0.048 5.27E+08 0.047 5.52E+08 0.009 0.060 5.36E+08 0.058 5.68E+08 0.019 0.072 5.61E+08 0.070 6.01E+08 0.028 0.084 5.78E+08 0.081 6.27E+08 0.037 0.096 5.95E+08 0.092 6.52E+08 0.047 0.108 6.04E+08 0.103 6.69E+08 0.056 0.120 6.12E+08 0.113 6.85E+08 0.066 0.132 6.21E+08 0.124 7.02E+08 0.075 0.144 6.29E+08 0.135 7.20E+08 0.085 0.156 6.38E+08 0.145 7.37E+08 0.094 0.168 6.46E+08 0.155 7.55E+08 0.103 0.180 6.46E+08 0.166 7.62E+08 0.113 0.192 6.63E+08 0.176 7.90E+08 0.121 0.204 6.72E+08 0.186 8.08E+08 0.130 0.216 6.80E+08 0.196 8.27E+08 0.138 0.228 6.88E+08 0.205 8.45E+08 0.147 0.240 6.89E+08 0.215 8.54E+08 0.156 0.252 6.97E+08 0.225 8.73E+08 0.164 0.264 7.06E+08 0.234 8.92E+08 0.173 0.276 7.14E+08 0.244 9.11E+08 0.181 0.288 7.18E+08 0.253 9.25E+08 0.189 0.300 7.23E+08 0.262 9.39E+08 0.197 0.312 7.26E+08 0.272 9.53E+08 0.206 0.324 7.31E+08 0.281 9.68E+08 0.214 0.336 7.40E+08 0.290 9.88E+08 0.221 0.348 7.43E+08 0.299 1.00E+09 0.229 0.360 7.48E+08 0.307 1.02E+09 0.237 0.372 7.52E+08 0.316 1.03E+09 0.245 0.384 7.57E+08 0.325 1.05E+09 0.252 0.396 7.60E+08 0.334 1.06E+09 0.260 0.408 7.65E+08 0.342 1.08E+09 0.268 0.420 7.69E+08 0.351 1.09E+09 0.275 0.432 7.72E+08 0.359 1.11E+09 0.283 0.444 7.74E+08 0.367 1.12E+09 0.290 0.456 7.77E+08 0.376 1.13E+09 0.297 0.468 7.79E+08 0.384 1.14E+09 0.305 0.480 7.82E+08 0.392 1.16E+09 0.312 0.492 7.86E+08 0.400 1.17E+09 0.319 0.504 7.89E+08 0.408 1.19E+09 0.326 0.516 7.93E+08 0.416 1.20E+09 0.333 0.528 7.97E+08 0.424 1.22E+09 0.340 0.540 8.01E+08 0.432 1.23E+09 0.346 0.552 8.04E+08 0.440 1.25E+09 0.353 0.564 8.08E+08 0.447 1.26E+09 0.360 0.576 8.12E+08 0.455 1.28E+09 0.366 0.588 8.15E+08 0.462 1.29E+09 0.373 0.600 8.19E+08 0.470 1.31E+09 0.379 0.600 7.91E+08 0.470 1.26E+09 0.382 4.1.3. Property Kuningan Brass: 0.00E+00 2.00E+07 4.00E+07 6.00E+07 8.00E+07 1.00E+08 1.20E+08 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 Regangan T e g a n g a n , P a Gambar 4.3. Kurva tegangan - regangan nominal brass Modulus Young, E = Tegangan saat luluhregangan saat luluh y y E ε σ = E = 1.59E+09 Pa Tabel 4.3. Properti material Brass Engineering strain Engineering stress True strain True stress Plastic strain 0.000 0.00E+00 0.000 0.00E+00 0.012 3.30E+07 0.012 3.34E+07 0.024 3.68E+07 0.024 3.76E+07 0.000 0.036 4.20E+07 0.035 4.35E+07 0.008 0.048 4.43E+07 0.047 4.64E+07 0.018 0.060 5.10E+07 0.058 5.41E+07 0.024 0.072 5.40E+07 0.070 5.79E+07 0.033 0.084 5.47E+07 0.081 5.93E+07 0.043 0.096 5.75E+07 0.092 6.31E+07 0.052 0.108 6.04E+07 0.103 6.69E+07 0.060 0.120 6.32E+07 0.113 7.08E+07 0.069 0.132 6.60E+07 0.124 7.47E+07 0.077 0.144 6.74E+07 0.135 7.71E+07 0.086 0.156 6.88E+07 0.145 7.96E+07 0.095 0.168 7.02E+07 0.155 8.20E+07 0.104 0.180 7.16E+07 0.166 8.45E+07 0.112 0.192 7.31E+07 0.176 8.71E+07 0.121 0.204 7.45E+07 0.186 8.96E+07 0.129 0.216 7.59E+07 0.196 9.23E+07 0.137 0.228 7.73E+07 0.205 9.49E+07 0.146 0.240 7.87E+07 0.215 9.76E+07 0.154 0.252 8.01E+07 0.225 1.00E+08 0.162 0.264 8.15E+07 0.234 1.03E+08 0.169 0.276 8.30E+07 0.244 1.06E+08 0.177 0.288 8.44E+07 0.253 1.09E+08 0.185 0.300 8.58E+07 0.262 1.12E+08 0.192 0.312 8.73E+07 0.272 1.14E+08 0.199 0.324 8.82E+07 0.281 1.17E+08 0.207 0.336 8.91E+07 0.290 1.19E+08 0.215 0.348 9.00E+07 0.299 1.21E+08 0.222 0.360 9.09E+07 0.307 1.24E+08 0.230 0.372 9.18E+07 0.316 1.26E+08 0.237 0.384 9.28E+07 0.325 1.28E+08 0.244 0.396 9.37E+07 0.334 1.31E+08 0.251 0.408 9.46E+07 0.342 1.33E+08 0.258 0.420 9.55E+07 0.351 1.36E+08 0.265 0.432 9.64E+07 0.359 1.38E+08 0.272 0.444 9.74E+07 0.367 1.41E+08 0.279 0.456 9.80E+07 0.376 1.43E+08 0.286 0.468 9.92E+07 0.384 1.46E+08 0.292 0.480 1.00E+08 0.392 1.48E+08 0.299 0.492 1.01E+08 0.400 1.51E+08 0.305 0.504 1.02E+08 0.408 1.53E+08 0.311 0.516 1.02E+08 0.416 1.55E+08 0.319 0.528 1.02E+08 0.424 1.56E+08 0.326 0.540 1.02E+08 0.432 1.57E+08 0.333 0.552 1.02E+08 0.440 1.59E+08 0.340 0.564 1.02E+08 0.447 1.60E+08 0.347 0.576 1.02E+08 0.455 1.61E+08 0.354 0.588 1.02E+08 0.462 1.62E+08 0.360 4.1.4. Property Aluminium: 0.00E+00 2.00E+07 4.00E+07 6.00E+07 8.00E+07 1.00E+08 1.20E+08 0.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0.035 Regangan T e g a n g a n , P a Gambar 4.4. Kurva tegangan - regangan nominal Aluminium Modulus Young, E = Tegangan saat luluhregangan saat luluh y y E ε σ = E = 1.57E+10 Pa Tabel 4.4. Properti material Aluminium Engineering strain Engineering stress True strain True stress Plastic strain 0.000 0.00E+00 6.00E-05 3.00E+06 0.000 3.00E+06 7.40E-04 2.70E+07 0.001 2.70E+07 1.42E-03 3.60E+07 0.001 3.61E+07 2.10E-03 4.50E+07 0.002 4.51E+07 2.78E-03 4.80E+07 0.003 4.81E+07 3.46E-03 5.40E+07 0.003 5.42E+07 0.000 4.14E-03 5.70E+07 0.004 5.72E+07 0.000 4.82E-03 6.30E+07 0.005 6.33E+07 0.001 5.50E-03 6.60E+07 0.005 6.64E+07 0.001 6.18E-03 6.90E+07 0.006 6.94E+07 0.002 6.86E-03 7.05E+07 0.007 7.10E+07 0.002 7.54E-03 7.20E+07 0.008 7.25E+07 0.003 8.22E-03 7.35E+07 0.008 7.41E+07 0.003 8.90E-03 7.50E+07 0.009 7.57E+07 0.004 9.58E-03 7.65E+07 0.010 7.72E+07 0.005 1.03E-02 7.80E+07 0.010 7.88E+07 0.005 1.09E-02 7.95E+07 0.011 8.04E+07 0.006 1.16E-02 8.10E+07 0.012 8.19E+07 0.006 1.23E-02 8.25E+07 0.012 8.35E+07 0.007 1.30E-02 8.40E+07 0.013 8.51E+07 0.007 1.37E-02 8.48E+07 0.014 8.59E+07 0.008 1.43E-02 8.55E+07 0.014 8.67E+07 0.009 1.50E-02 8.63E+07 0.015 8.75E+07 0.009 1.57E-02 8.70E+07 0.016 8.84E+07 0.010 1.64E-02 8.78E+07 0.016 8.92E+07 0.011 1.71E-02 8.85E+07 0.017 9.00E+07 0.011 1.77E-02 8.93E+07 0.018 9.08E+07 0.012 1.84E-02 9.00E+07 0.018 9.17E+07 0.012 1.91E-02 9.08E+07 0.019 9.25E+07 0.013 1.98E-02 9.15E+07 0.020 9.33E+07 0.014 2.05E-02 9.23E+07 0.020 9.42E+07 0.014 2.11E-02 9.32E+07 0.021 9.51E+07 0.015 2.18E-02 9.40E+07 0.022 9.60E+07 0.015 2.25E-02 9.48E+07 0.022 9.69E+07 0.016 2.32E-02 9.56E+07 0.023 9.78E+07 0.017 2.39E-02 9.65E+07 0.024 9.88E+07 0.017 2.45E-02 9.73E+07 0.024 9.97E+07 0.018 2.52E-02 9.81E+07 0.025 1.01E+08 0.018 2.59E-02 9.90E+07 0.026 1.02E+08 0.019 2.66E-02 9.99E+07 0.026 1.03E+08 0.020 2.73E-02 1.01E+08 0.027 1.03E+08 0.020 2.79E-02 1.02E+08 0.028 1.04E+08 0.021 2.86E-02 1.02E+08 0.028 1.05E+08 0.022 2.93E-02 1.03E+08 0.029 1.06E+08 0.022 3.00E-02 1.04E+08 0.030 1.07E+08 0.023 3.07E-02 1.05E+08 0.030 1.08E+08 0.023 3.13E-02 1.05E+08 0.031 1.08E+08 0.024 3.20E-02 1.02E+08 0.032 1.05E+08 0.025 Gambar 4.5. Gabungan kurva engineering strain – engineering stress Engineering stress-strain sangat berguna pada penggunaan desain konstruksi. Tetapi harus dipahami bahwa perhitungan Engineering stress- strain adalah berdasarkan dimensi awal spesimen, dan tidak memperhitungkan perubahan dimensi akibat terkena beban. Sehingga ketika benda mengalami deformasi plastis perhitungan Engineering stress-strain hanya merupakan perkiraan saja. Untuk kebanyakan desain konstruksi, perkiraan pada perhitungan Engineering stress-strain ini tidak terlalu menjadi masalah karena pada aplikasi konstruksi tidak akan mentolerir terjadinya deformasi plastis. Tetapi pada proses pembentukan logam metal forming akan menekankan pada situasi deformasi plastis sehingga penggunaan Engineering stress-strain tidak dapat diterima unacceptable. Untuk mengatasi permasalahan ini maka digunakan 0,00E+00 1,00E+08 2,00E+08 3,00E+08 4,00E+08 5,00E+08 6,00E+08 7,00E+08 8,00E+08 9,00E+08 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Engineering Strain E n g in e e ri n g S tr e s s , RST14 RST13 Brass Aluminium perhitungan tegangan regangan yang sebenarnya atau true stress – strain. Definisi plastisitas dalam ABAQUS juga harus menggunakan tegangan sebenarnya true stress dan regangan sebenarnya true strain. ABAQUS memerlukan informasi data tersebut pada input file, dan sebagai informasi data pada menu properties. Oleh karena itu maka hasil uji tarik pada penelitian ini harus dikonversi dulu kedalam nilai tegangan regangan sebenarnya sebagai berikut: Nominal strain dihitung dari persamaan 1 − = − = − = l l l l l l l l l nom ε True strain kemudian dapat dihitung dari nominal strain menggunakan: 1 ln nom ε ε + = Dengan menganggap volumetric deformation diabaikan, maka lA A l = Sehingga penampang yang terjadi dari penampang awal menjadi l l A A = Dengan demikian dapat diperoleh definisi true stress menjadi       = = = l l l l A F A F nom σ σ Dimana l l atau yang dapat ditulis juga dalam bentuk nom ε + 1 Maka true stress dapat dihitung dari nominal stress dan nominal strain: nom nom ε σ σ + = 1 Dekomposisi Plastic Strain Regangan yang diperoleh dari material test yang digunakan untuk mendefinisikan perilaku plastik bukanlah plastic strain pada meterial, tetapi berupa total strain yang terjadi. Oleh karena itu harus dilakukan dekomposisi terhadap total strain menjadi komponen elastic strain dan platic strain. Komponen plastic strain diperoleh dengan mengurangkan total strain dengan elastic strain yang besarnya adalah true stress dibagi dengan Youngs modulus. E t el t pl σ ε ε ε ε − = − = Dimana : pl ε adalah true plastic strain, t ε adalah true total strain, el ε adalah true elastic strain, σ adalah true stress, dan Ε adalah Youngs modulus. Gambar 4.6. Dekomposisi total strain ke komponen plastik dan elastik Hasil konversi nilai tegangan-regangan nominal ke dalam nilai tegangan regangan sebenarnya adalah sebagai berikut: 0.00E+00 2.00E+08 4.00E+08 6.00E+08 8.00E+08 1.00E+09 1.20E+09 1.40E+09 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 True strain T ru e s tr e s s , P a RST14 RST13 Bronze Aluminium Gambar 4.7. Gabungan kurve true strain – true stress

4.2. Analisis sifat Plastisitas Material

Sifat Plastisitas material ditentukan dari hasil uji tarik dan kebanyakan mengikuti persamaan plastisitas berdasarkan hukum Holomon seperti pada persamaan berikut: n T K ε σ = ……………………........................................…………..4.1 Untuk mengetahui konstanta material K dan Indeks strain hardening n pada tiap-tiap material dari persamaan Hollomon dapat dihitung seperti persamaan dibawah ini. A A Log Log Log Log n ε ε σ σ − − = max max ..................................................................4.2 disini titik A diambil pada titik luluhnya. Nilai K dicari dengan memasukkan ke salah satu persamaan Holomon, misal pada titik luluhnya.

a. Stainless steel RST14:

0.010 0.178 08 3.33E 08 6.23E Log Log Log Log n − + − + = = 0.217 Disubtitusikan: 217 . 010 . . 08 3.33E K Pa = + K = 9.06E+08 Pa Sehingga persamaan plastisitasnya adalah : Pa E 217 . 08 06 . 9 ε σ + = atau MPa 217 . 906 ε σ =

b. Stainless steel RST13:

0.035 0.470 08 5.11E 09 1.31E Log Log Log Log n − + − + = = 0.364 n T K ε σ = Disubtitusikan: 364 . 035 . . 08 5.11E K Pa = + K = 1.72E+09 Pa