E adalah gradien kurva dalam daerah linier, di mana perbandingan
tegangan σ dan regangan ε selalu tetap. E diberi nama “Modulus
Elastisitas” atau “Young Modulus”. Kurva yang menyatakan hubungan antara strain dan stress seperti ini kerap disingkat kurvaSS SS curve.
Umumnya, limit elastis bukan merupakan definisi tegangan yang jelas, tetapi pada besi tidak murni dan baja karbon rendah, titik awal terjadinya
deformasi plastis ditandai dengan penurunan beban secara tiba-tiba yang menunujukan adanya titik luluh atas dan titik luluh bawah. Perilaku luluh ini
merupakan karakteristik bebagai jenis logam, khususnya yang memiliki struktur bcc dan mengandung sejumlah kecil elemen terlarut. Untuk material
yang tidak memiliki titik luluh yang jelas, berlaku definisi konvensional mengenai titik awal deformasi plastis, yaitu tegangan uji 0,1 atau 0,2 . Di
sini ditarik garis sejajar dengan bagian elastis kurva tegangan-regangan dari titik dengan regangan 0,2 .
2.8 Pengujian Fatigue
Batas lelah merupakan batas tegangan suatu spesimen saat spesimen tersebut masih dapat menerima tegangan bolak-balik yang tak
hingga tanpa terjadi patah. Batas lelah material dapat ditentukan dari pengujian lelah lentur putar rotary bending fatique test terhadap
beberapa specimen uji. Beban yang diberikan pada masing-masing specimen uji dibuat berbeda-beda.
Bentuk penampang patahan akibat pembebanan dinamik dapat dicirikan oleh adanya :
Universitas Sumatera Utara
a. Retakan awal crack inisiation b. Daerah rambatan retak crack growth
c. Daerah beban berlebih overload area Faktor utama yang menyebabkan terjadinya patah lelah adalah
fluktuasi tegangan, dan secara umum kondisi tegangan dibagi menjadi tiga jenis dan dapat digambarkan sebagai berikut:
a. Tegangan pembalikan reversed stress menunjukkan kondisi tegangan balik dengan bentuk sinusoidal hal ini dapat terjadi bila dalam keadaan
ideal. Misalnya poros yang berputar dengan kecepatan konstan tanpa beban lebih sehingga keadaan tegangan maksimum dan minimum yang
terjadi sama besar. b. Tegangan berulang repeated stress terlihat bahwa tegangan maksimum
dan tegangan minimum tidak sama dan keduanya dalam keadaan tarik. Tegangan berulang ini dapat juga terjadi dalam keadaan tekan kedua-
duanya. c. Tegangan tidak beraturan irregular stress keadaan tegangan tidak
teratur, hal ini terjadi pada bagian sayap pesawat terbang karena factor aerodinamik sehingga besar kecilnya beban yang mengenai sayap tidak
dapat dideteksi pada setiap periode waktu. Perbandingan antara tegangan minimum dengan tegangan
maksimum disebut stress ratio diberi notasi R, hasilnya dapat dihitung dengan persamaan berikut ini.
…….........................................................2.8
Universitas Sumatera Utara
Sedangkan pada pengujian fatik ada beberapa sistim penbebanan yang dapat digunakan seperti berikut ini :
- Tegangan tarik rata-rata tensile mean stress , R = + 1 - Tegangan balik sempurna completely reversed stress , R = - 1
- Tegangan tarik pulsa pulsating tension , 0 R 1 - Tegangan tekan pulsa pulsating compession , 1 R + tak terhingga
- Tegangan tarik bolak-balik rata-rata alternating tensile mean stress , - 1 R 0
- Tegangan tekan bolak-balik rata-rata alternating compressive mean stress
- tak terhingga R 0 Pada pengujian fatik yang dilaksanakan di Laboratorium biasanya
tegangan yang dipakai disederhanakan serta hasilnya diperlihatkan dalam bentuk diagram S
– N , disebut juga Wohler diagram.
1. Kurva tegangan Vs Jumlah siklus
Metode dasar untuk memperlihatkan data-data fatik adalah dengan menarik kurva tehadap nilai logaritmik jumlah siklus dimana bahan itu
gagal. Nilai tegangan yang dipakai dapat berupa nilai tegangan maksimum, tegangan minimum, tegangan rata-ratanya. Nilai tegangan
dapat berupa tegangan nominal atau tegangan maksimum , pada gambar 2.8 dapat dilihat satu bentuk kurva S
– N dari suatu pengujian Fatique rotary bending
.
Universitas Sumatera Utara
Sumber : http:kurva s-n untuk ferro-non ferro.com
Gambar 2.6 . Kurva S
– N untuk logan ferro dan non ferro
Jumlah siklus pada kurva tegangan bahan yang tahan terhadap perpatahan akan meningkat dengan menurunnya tegangan. Pengujian fatik
untuk baja pada tegangan rendah dapat mencapai jumlah siklus sampai dengan 106 siklus, dan untuk bahan bukan besi sampai 107 siklus. Untuk
beberapa jenis logam seperti baja dan titanium, garis pada kurva S – N
akan berbentuk garis horizontal pada nilai tegangan tertentu yang lazim disebut sebagai batas kelelahan endurance limit. Bila beban bahan
bekerja dibawah garis horizontal ini berarti bahwa bahan dapat menahan beban tanpa mengalami patah.
Hampir semua bahan bukan besi non ferrous metal seperti Al, Mg, Cu tidak menunjukkan garis horizontal dan hanya mempunyai
kemiringan yang bertahap dengan meningkatnya jumlah siklus sampai pada suatu saat akan patah. Pengujian yang dilakukan akan menghasilkan
data yang menyebar, ini disebabkan sifat-sifat internal bahan juga proses
Universitas Sumatera Utara
pembuatan benda uji. Untuk mendapatkan data yang dapat mewakili kurva S
– N maka dilakukan pengolahan data secara statistik. Mekanisme patah lelah rotary bending, yang diakibatkan oleh
pembebanan dinamis tersebut merupakan suatu proses pemisahan dari dua bidang padat akibat tegangan. proses perpatahan ini terdiri dari tiga fase
yaitu : Inisiasi retakan crack initiation , perambatan retak crack propagation
, Patah akhir fracture failure. Pembebanan pada uji Fatique rotary bending pada dasarnya
merupakan penerapan momen lentur yang dihasilkan oleh gaya berat pada lengan pemberat. Pada pengujian rotary bending ini, tegangan yang
bekerja pada benda uji seperti ditunjukkan pada gambar 2.7.
Sumber : httppicsbox.bizkeyastm e466
Gambar 2.7 . Bentuk tegangan pada pengujian Fatique rotary bending .
Universitas Sumatera Utara
Tegangan bending yang terjadi pada permukaan benda uji dapat ditentukan dengan menggunakan momen inersia dan jarak melintang
benda uji dengan persamaan sebagai berikut :
σ =
.............................................................2.9 dimana :
σb = Tegangan bending pada benda uji kgcm
2
Mb = Momen bending pada benda uji kg cm
I = Momen inersia cm
4
Dan besarnya momen bending yang terjadi pada benda uji adalah :
Mb=
......................................................2.10 dimana :
Mb = Besar momen bending kg cm
W = Beban yang dipergunakan kg
L = Jarak beban diantara dua titik tumpuan yaitu 20 cm.
2.9 Analisa Struktur Butir
