kekuatan material (mekanika)

Banyak material dari suatu struktur terkena beban saat digunakan, seperti sayap pesawat terbang dan poros pada mobil. Dalam kondisi terkena beban, perlu untuk mengetahui karakteristik dari material yang digunakan sehingga deformasi yang dihasilkan tidak berlebihan dan tidak terjadi kegagalan. Perilaku mekanik dari material merupakan respon dari beban yang diaplikasikan. Sifat mekanik material dapat diketahui dengan cara melakukan pengujian dengan mempertimbangkan kondisi pembebanan, durasi serta kondisi lingkungan yang diatur sedemikian rupa sehingga mendekati kondisi aslinya.

Perilaku mekanik material dapat diketahui dengan pengujian tegangan-regangan, pengujian ini sering dilakukan untuk pengujian logam pada suhu kamar. Pengujian dilakukan dengan memberi beban statis atau beban yang berubah relatif lambat terhadap waktu (quasi-static) pada penampang melintang dari permukaan komponen struktur. Hasil dari pengujian tersebut adalah engineering stress dan engineering strain. Engineering stress (σ) didefinisikan sebagai beban (F) yang diaplikasikan tegak lurus terhadap luas penampang dari spesimen (F/A0) dengan satuan Mpa atau psi. Engineering strain (ε) didefinisikan sebagai perbandingan antara pertambahan panjang karena pembebanan (∆l) dengan panjang awal spesimen (l), engineering strain (ε) tidak memiliki dimensi.

Material yang diberi beban akan mengalami deformasi, dapat mengalami deformasi elastis atau juga deformasi plastis. Deformasi elastis adalah deformasi tidak permanen yang berarti ketika beban ditiadakan maka material kembali ke bentuk semula, dimana tegangan dan regangan proporsional membentuk hubungan linier. Gradien dari garis linier tersebut merupakan modulus elastisitas (E). Modulus elastisitas merupakan sifat kekakuan material atau ketahanan material terhadap deformasi elastis, semakin besar modulus elastisitasnya semakin kaku materialnya dan sebaliknya. Deformasi plastis adalah deformasi permanen pada material, walau beban ditiadakan. Pada deformasi plastis terjadi fenomena luluh yaitu dimana terjadi transisi deformasi elastis dan plastis. Tegangan terukur ketika fenomena luluh terjadi disebut dengan kekuatan luluh (yield strength). Setelah terjadi luluh, tegangan terus meningkat hingga maksimum untuk melanjutkan deformasi plastis.  Tensile strength adalah tegangan maksimum yang dapat ditahan oleh material.

Kurva tegangan-regangan. Sumber : Callister, W.D. 

Keuletan (ductility) material merupakan sifat material yang memiliki kemampuan untuk mengalami regangan sebelum patah. Material yang ulet biasanya mengalami deformasi plastis dan pengurangan luas penampang ketika terjadi patah serta terjadi fenomena necking. Permukaan patahan dari material ulet membentuk cup and cone.

Kegetasan (brittleness) material menunjukkan sifat material yang tidak mengalami deformasi plastis sebelum terjadi patah. Material getas patah secara tiba-tiba, tidak mengalami regangan, tidak terjadi mulur sebelum patah dan tidak terjadi pengurangan luasan penampang sebelum patah. Permukaan patahan dari material getas biasanya datar (flat).

Patah ulet (kiri), Patah getas (kanan). Sumber : wikipedia.org

Kontributor: Feri Wijanarko

By Caesar Wiratama

aeroengineering services merupakan jasa layanan dibawah CV. Markom dengan berbagai jenis solusi, mulai dari drafting CAD, pembuatan animasi, simulasi aliran dengan CFD dan simulasi struktur dengan FEA.

Author: Caesar Wiratama

caesar@aeroengineering.co.id +62 821-3868-4162

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *