Pada persamaan 2.6 Δε adalah rentan regangan dan N adalah jumlah siklus
hingga rusak. Dimana konstanta yang digunakan berdasarkan material dan temperatur operasional 500
C adalah Cp= 1,4 , α= 0,85 , Ce= 0,0064, β= 0,1
Untuk hubungan antara switching temperatur dan jumlah siklus hingga rusak, persamaan umur pakai pada sambungan shell skirt adalah sebuah fungsi
switching temperatur yang telah dikembangkan. Umur pakai dapat dihitung menggunakan persamaan
N= Ae
BT
2.7
Persamaan 2.7 diperoleh dari hasil eksperimen dengan menentukan persamaan garis dari beberapa selisih regangan ΔS pada proses cooking terhadap umur pakai
N. Keofisien A dan B adalah 0,6564 dan 0,0249. T adalah switching temperatur dalam derajat Celsius. Persamaan diatas hanya valid untuk subjek dengan dimensi
dan karakteristik operasi yang digunakan pada analisa ini.
2.3 Tegangan dan Regangan Termal
Beban luar bukanlah satu-satunya sumber tegangan dan regangan di suatu struktur. Perubahan temperatur menyebabkan ekspansi atau kontraksi bahan,
sehingga terjadi regangan termal dan tegangan termal. Pada kebanyakan bahan, regangan termal ε
t
sebanding dengan perubahan temperatur
ΔT; jadi ,
T
z y
x
αΔ ε
ε ε
= =
=
2.8
Dimana α adalah koeffisien perpanjangan termal dan ΔT adalah perubahan suhu, dalam derajat
o
. Dalam hal ini benda mengalami sedikit perubahan volume dimana semua komponen regangan geser sama dengan nol.
Jika sebuah batang yang ditahan untuk menahan pertambahan panjang dan karena adanya kenaikan suhu yang merata, akan menyebabkan adanya tegangan
tekan akibat desakan arah aksial. Tegangan ini adalah : E
T E
. Δ
. α
ε σ
= =
2.9
17
Universitas Sumatera Utara
Dengan cara yang sama, untuk sebuah pelat jika ditahan sisi-sinya dan diberi kenaikan suhu secara merata, tegangan tekan yang timbul dinyatakan
μ 1
. Δ
. α
σ E
T =
2.10
Walaupun dikarenakan oleh kenaikan suhu, bukanlah tegangan termal karena tegangan-tegangan itu terjadi akibat penahan pada ujung-ujungnya.
Tegangan-tegangan dalam tegangan yang timbul karena adanya perbedaan suhu dalam sebuah benda.
Jika material yang mengalami efek termal diasumsikan bahwa bahannya isotropis dan homogen, dan bahwa peningkatan temperatur
ΔT adalah seragam di seluruh blok, seperti yang terlihat pada Gambar 2.8
Δl l
Gambar 2.8 Ekspansi yang terjadi pada elemen akibat beban termal
[9]
Kita dapat menghitung bertambahnya dimensi manapun dari blok ini dengan mengalikan dimensi semula dengan regangan termal. Jika salah satu
dimensi adalah L, maka dimensi tersebut akan bertambah sebesar
Δ α
Δ α
ε T
L L
T L
L
T
= ∆
= ∆
=
2.11
Selama pendinginan, tegangan maksimum adalah di permukaan yang berupa tegangan tarik. Pada waktu yang sama, keseimbangan gaya memerlukan
tegangan tekan dibagian tengah pelat. Selama pendinginan, permukaan luar panas dan cenderung memuai tetapi ditahan oleh bagian dalam yang dingin. Hal ini
menyebabkan tegangan tekan di permukaan dan tegangan tarik disebelah dalam.
18
Universitas Sumatera Utara
Bagian-bagian struktur sering diperlukan untuk bisa tahan terhadap suhu, dimana biasanya sifat mekanis bahan berubah. Pada Gambar 2.9 dan 2.10 dapat
dilihat perubahan sifat bahan yang timbul akibat suhu.
Gambar 2.9. Pengaruh suhu terhadap nilai tumbukan
[9]
Gambar 2.10. Pengaruh nilai perpanjangan pada bahan tarik
[9]
Banyak pengujian telah dilakukan pada logam ferro yang diberi beban yang tetap untuk waktu yang lama pada suhu yang dinaikkan. Didapat bahwa
benda percobaan ternyata mengalami perubahan yang permanen selama percobaan, walaupun pada saat itu tegangan sebenarnya adalah lebih kecil dari
kekuatan yield bahan yang didapat dari percobaan dalam waktu yang tingkat pada suhu yang sama. Deformasi yang terus menerus berkelanjutan karena beban
disebut perubahan perlahan-lahan creep.
19 Universitas Sumatera Utara
2.4 Konveksi Paksa
