Kekuatan Bahan: 27 Fakta Singkat Lengkap

Ada dua jenis bodi: rigid body dan deformable-body. Jarak antara dua titik tetap konstan dengan gaya yang diterapkan pada benda yang dikenal sebagai a tubuh yang kaku dan benda di mana perubahan jarak ini dikenal sebagai a tubuh cacat. Kekuatan material adalah studi tentang benda-benda yang dapat dideformasi. Dalam hal ini, kami mempelajari sifat-sifat material yang berbeda dengan menerapkan gaya padanya. Mempelajari kekuatan material membantu memilih material untuk aplikasi yang berbeda sesuai dengan propertinya. Kekuatan Material juga disebut sebagai Mekanika Material. Kekuatan Material termasuk tegangan, regangan, kurva tegangan-regangan dll.

Teknik Stres

• Beban atau gaya sesaat yang diterapkan per satuan luas penampang asli (Sebelum terjadi deformasi) dikenal sebagai tegangan teknik.
•  Ini dilambangkan dengan σ (sigma). Satuan SI untuk tegangan teknik adalah N / m² atau Pascal (Pa).

Teknik Stres = (Force Applied) / (Original Area)

Klik Disini! untuk lebih jelasnya

Klasifikasi Stres

Umumnya mengikuti tekanan teknik diklasifikasikan dalam studi kekuatan material.

Stres Normal

• Ketika gaya yang diterapkan tegak lurus dengan penampang spesimen yang diberikan (beban aksial), maka tegangan yang sesuai yang dihasilkan dalam material dikenal sebagai tegangan normal.
•  Seringkali gaya yang diterapkan pada permukaan tidak seragam; dalam hal ini, kami mengambil rata-rata gaya yang diterapkan.

Tegangan Normal = (Komponen tegak lurus dari Gaya yang Diterapkan) / Area

Stres tarik

Ketika gaya yang diterapkan menjauh dari material, maka Tegangan yang dihasilkan dikenal sebagai tegangan tarik.

Stres Kompresif

Ketika gaya yang diberikan menuju benda tersebut, maka tegangan yang dihasilkan disebut tegangan tekan.

Membungkuk Stres

• Ketika gaya diterapkan pada material berbentuk balok, permukaan atas material mengalami tipe tegangan tekan, dan permukaan bawah mengalami tipe tegangan tegangan dan bagian tengah balok tetap netral. Stres semacam itu dikenal sebagai Stres lentur.
•  Ini juga dikenal sebagai Stres lentur.

Tegangan Geser

Ketika gaya yang diberikan sejajar dengan luas yang diterapkan, tegangan tersebut dikenal sebagai tegangan geser.

Formula Tegangan Geser

Shear Stress = (Gaya yang dikenakan sejajar dengan permukaan atas dan bawah) / Area.

Tegangan Tarik vs Tegangan Geser

Stres tarik	Tegangan Geser
Gaya yang diterapkan adalah tegak lurus ke permukaan.	Gaya yang diterapkan adalah paralel ke permukaan.
Ini dilambangkan dengan σ.	Ini dilambangkan dengan τ.

Persamaan Stres Gabungan

Saat mempelajari kekuatan materi dalam contoh kehidupan nyata, kita dapat memiliki kasus di mana lebih dari satu jenis Stres bekerja pada materi, dalam hal ini, kita perlu memiliki persamaan yang dapat menggabungkan berbagai jenis tegangan

Berikut adalah persamaan yang menggabungkan tegangan geser dan tegangan tarik.

Dimana,

f_x= tegangan tarik atau tekan pada arah x

f_y= tegangan tarik atau tekan searah y

f_s= tegangan geser yang bekerja pada permukaan dalam arah x dan y

f₁= Prinsip maksimum Stres

f₂= Tegangan tarik minimum

q = tegangan geser maksimum

Faktor Konsentrasi Stres

• Dalam studi tentang Kekuatan Bahan, seringkali bahan yang kita gunakan Stres tidak seragam. Ini mungkin memiliki beberapa ketidakteraturan dalam geometrinya atau di dalam struktur yang terbentuk karena torehan, lubang goresan, fillet, alur, dll., Yang menyebabkan konsentrasi tegangan menjadi sangat tinggi di beberapa titik pada material yang dikenal sebagai konsentrasi stres or penambah / penggalang stres.
• Derajat konsentrasi ini dinyatakan sebagai rasio tegangan maksimum terhadap tegangan referensi, di mana tegangan referensi adalah tegangan total dalam suatu elemen dalam kondisi pembebanan yang sama, tanpa konsentrasi atau diskontinuitas.

Rumus Faktor Konsentrasi Stres:

Konsentrasi Stres = Stres maksimum / Stres Referensi

Klik Disini! untuk lebih jelasnya

Faktor keamanan

• Saat mempelajari kekuatan Material, selalu ada beberapa ketidakpastian dalam nilai tegangan yang diukur; oleh karena itu, tegangan yang akan kita pertimbangkan untuk kita gunakan dikenal sebagai tegangan kerja (σ_w) selalu lebih kecil dari nilai eksperimental stres. Di sebagian besar aplikasi, kami mempertimbangkan kekuatan luluh (σ_y).
• Stres Kerja ditentukan dengan mengurangi kekuatan luluh dengan suatu faktor; faktor itu dikenal sebagai faktor keamanan. Jadi, faktor keselamatan merupakan perbandingan antara kekuatan luluh terhadap tegangan kerja. Simbolnya adalah N. Ini adalah kuantitas tak bersatuan.

            Faktor Keamanan = Kekuatan Hasil / Stres Kerja

Ketegangan Teknik

• Perubahan panjang pada beberapa saat material per satuan panjang asli (Sebelum penerapan gaya apapun) dikenal sebagai regangan teknik.
•  Ini dilambangkan dengan ε (Epsilon) atau γ (Gamma). Itu adalah kuantitas tak bersatuan.

              Ketegangan Teknik = (Perubahan panjang) / (Panjang Asli)

Rasio Poisson

• Ketika tegangan tarik diterapkan pada material, terjadi pemanjangan sepanjang sumbu beban yang diterapkan dan pemendekan seiring dengan arah tegak lurus terhadap tegangan yang diterapkan. Jadi, regangan yang dihasilkan dalam arah tegangan yang diterapkan dikenal sebagai regangan aksial dan regangan yang dihasilkan dalam arah tegak lurus dikenal sebagai Tegangan yang diterapkan regangan lateral or regangan melintang.
• Rasio regangan lateral dan regangan aksial dikenal sebagai Rasio Poisson. Ini dilambangkan dengan ʋ (nu). Ini adalah konstanta yang sangat penting untuk materi tertentu.

            Rasio Poisson = - (Ketegangan Lateral / Ketegangan Aksial)

Biarkan beban yang diterapkan pada arah z dan regangan yang dihasilkan pada arah tersebut adalah ε_x  dan material isotropik dan homogen () maka rasio Poisson adalah

Untuk mempelajari secara rinci tentang Rasio Poisson Kunjungi di sini

Kurva Tekanan-Ketegangan

• Plotting tegangan ke regangan memberikan sejumlah besar sifat material dalam studi kekuatan material.
• Kurva tegangan-regangan adalah kurva tegangan versus regangan di mana regangan berada pada sumbu independen yaitu sumbu x dan tegangan bergantung pada sumbu y. Ini adalah karakteristik penting dari material.
• Pada aplikasi pembebanan, terjadi dua jenis deformasi pada material tergantung pada nilai regangannya, pertama adalah deformasi elastik dan yang kedua adalah deformasi plastis.

Kurva Tegangan-Ketegangan Sejati

Ini adalah kurva tegangan-regangan di mana Tegangan sebenarnya diplotkan terhadap regangan sebenarnya. Baik Stres dan regangan didasarkan pada pengukuran sesaat. Oleh karena itu, luas penampang sesaat dianggap sebagai pengganti penampang asli, dan panjang sesaat dianggap sebagai pengganti panjang aslinya.

Deformasi elastis

• Deformasi elastis adalah deformasi di mana material mendapatkan kembali bentuk aslinya saat gaya dihilangkan.
• Daerah ini memiliki batas proporsional, batas elastis, titik hasil atas dan titik hasil bawah.

Modulus Elastisitas | Hukum Hooke

• Jika jenis deformasi ini terjadi, regangan pada potongan logam hampir sebanding dengan tegangan; Oleh karena itu, deformasi ini terjadi sebagai garis lurus pada plot tegangan versus regangan kecuali untuk beberapa material seperti besi cor abu-abu, beton dan banyak polimer.
• Stres sebanding dengan ketegangan melalui hubungan ini.

• Ini dikenal sebagai Hukum Hooke, di mana Y dikenal sebagai konstanta proporsionalitas Young's Modulus or Modulus elastisitas. Ini juga dilambangkan dengan E. Ini adalah kemiringan kurva tegangan-regangan pada batas elastis. Ini adalah salah satu hukum terpenting dalam studi kekuatan material.

Rumus Modulus Elastisitas

Nilainya sedikit lebih tinggi untuk keramik daripada logam dan nilainya sedikit lebih rendah untuk polimer daripada logam. Atau kebanyakan struktur diharuskan memiliki deformasi hanya pada batas elastis; Oleh karena itu, wilayah ini cukup penting.

Deformasi Plastik

• Jika gaya yang diterapkan dihilangkan di wilayah ini, maka material tidak mendapatkan kembali bentuk aslinya.
• Deformasi material bersifat permanen.
• Di wilayah ini, hukum Hooke tidak valid.
• Wilayah ini memiliki kekuatan tarik utama material dan titik putus.

• Ada beberapa titik pada kurva sekitar tipe apa dari perubahan deformasi. Poin-poin ini sangat penting karena memberi tahu kita tentang batasan dan rentang materi yang pada akhirnya berguna dalam aplikasi materi.

Batas proporsional

• Ini adalah titik dalam kurva di mana Stres sebanding dengan regangan.
• Ketika material diregangkan melebihi batas proporsionalitas, tegangan tidak sebanding dengan regangan, tetapi tetap menunjukkan perilaku elastis.

Batas Elastis

• Ini adalah titik di kurva di mana material menunjukkan perilaku elastis.
• Setelah titik ini, deformasi plastis pada material dimulai.
• Di luar batas elastis, Tegangan menyebabkan material mengalir atau menghasilkan.

Titik Hasil

Ini adalah titik dimana terjadi pelepasan material; maka deformasi plastis material dimulai dari titik ini.

Apa Yield Strength?

• Tegangan yang sesuai dengan titik luluh dikenal sebagai menghasilkan kekuatan—Tahannya terhadap deformasi plastisnya.
• Seringkali tidak mungkin untuk menemukannya dengan tepat. Transisi elastis-plastik didefinisikan dengan baik dan sangat tiba-tiba, disebut sebagai fenomena titik hasil.

• Titik Hasil Atas: Ini adalah titik dalam grafik di mana beban atau tegangan maksimum diperlukan untuk memulai deformasi plastis material.

• Titik Hasil Lebih Rendah: Ini adalah titik di mana Tegangan atau beban minimum diperlukan untuk menjaga perilaku plastik material.

• Titik luluh atas tidak stabil, tetapi titik luluh yang lebih rendah stabil, jadi kami menggunakan titik luluh yang lebih rendah saat mendesain komponen.

Definisi Kekuatan Tertinggi | Definisi Stres Utama

• Setelah menghasilkan, seiring deformasi plastis berlanjut, ia mencapai batas maksimum yang dikenal sebagai Tegangan pamungkas atau kekuatan pamungkas.
• Ia juga dikenal sebagai Kekuatan Tarik Utama (UTS) atau kekuatan tarik. Ini adalah tegangan maksimum yang dapat dipertahankan oleh material dalam tegangan.
• Semua deformasi hingga titik ini seragam, tetapi pada tegangan maksimum ini, penyempitan kecil material mulai terbentuk, fenomena ini disebut sebagai 'leher'.

Titik Pecah | Fraktur Titik | Breaking Point

• Tekanan yang diperlukan untuk melanjutkan deformasi plastis mulai berkurang setelah kekuatan ultimit dan akhirnya memecah material pada titik yang dikenal sebagai titik pecah atau titik patah.
• Tekanan material pada titik pecah dikenal sebagai 'kekuatan pecah'.

Kurva tegangan-regangan untuk material rapuh

Kurva Tegangan-Ketegangan untuk Material Ulet

 Ref. - Tegangan regangan

Pertanyaan dan Jawaban Penting terkait Kekuatan Bahan

Apa itu stres teknik?

Beban atau gaya sesaat yang diterapkan per satuan luas penampang asli (Sebelum penerapan gaya apa pun) dikenal sebagai tegangan teknik.

Ini dilambangkan dengan σ (sigma). Satuan SI untuk tegangan teknik adalah N / m2 atau Pascal (Pa).

Apa itu Teknik Strain?

Perubahan panjang pada beberapa saat material per satuan panjang asli (Sebelum penerapan gaya apapun) dikenal sebagai regangan teknik.

Ini dilambangkan dengan ε (Epsilon) atau γ (Gamma). Itu adalah kuantitas tak bersatuan.

Apa itu Tensile Stress?

Ketika gaya yang diterapkan menjauh dari material, maka Tegangan yang dihasilkan dikenal sebagai tegangan tarik.

Apa itu Stres Kompresif?

Ketika gaya yang diberikan menuju benda tersebut, maka tegangan yang dihasilkan disebut tegangan tekan.

Apa itu Shear Stress?

Ketika gaya yang diberikan sejajar dengan luas yang diterapkan, tegangan tersebut dikenal sebagai tegangan geser.

Apa Faktor Keamanan?

Selalu ada beberapa ketidakpastian dalam nilai tegangan yang diukur; Oleh karena itu, tegangan yang akan kita pertimbangkan untuk kita gunakan dikenal sebagai Tegangan Kerja (σw) selalu lebih kecil dari nilai percobaan Stres. Di sebagian besar aplikasi, kami mempertimbangkan kekuatan luluh (σy).

Stres Kerja ditentukan dengan mengurangi kekuatan luluh dengan suatu faktor; faktor itu dikenal sebagai faktor keamanan. Jadi, faktor keselamatan merupakan perbandingan antara kekuatan luluh terhadap tegangan kerja. Simbolnya adalah N. Ini adalah kuantitas tak bersatuan.

Apa itu True Stress-Strain Curve?

Ini adalah kurva tegangan-regangan di mana Tegangan sebenarnya diplotkan terhadap regangan sebenarnya. Baik Tegangan dan regangan didasarkan pada pengukuran sesaat sehingga luas penampang seketika dianggap sebagai pengganti penampang asli dan panjang sesaat dianggap sebagai pengganti panjang aslinya.

Apa itu Breaking Point?

Tekanan yang diperlukan untuk melanjutkan deformasi plastis mulai berkurang setelah kekuatan ultimit dan akhirnya memecah material pada titik yang dikenal sebagai titik putus.

Apa Kekuatan Tarik Utama?

Setelah menghasilkan, seiring deformasi plastis berlanjut, ia mencapai batas maksimum yang dikenal sebagai Stres pamungkas atau kekuatan pamungkas, itu juga dikenal sebagai Ultimate Tensile Strength (UTS)

Apa Hukum Hooke? | Jelaskan Hukum Hooke

Ketika jenis deformasi ini terjadi, regangan pada potongan logam hampir sebanding dengan tegangan; Oleh karena itu, deformasi ini terjadi sebagai garis lurus pada plot tegangan versus regangan kecuali untuk beberapa material seperti besi cor abu-abu, beton dan banyak polimer. Stres sebanding dengan ketegangan melalui hubungan ini.

Ini dikenal sebagai Hukum Hooke, di mana Y konstanta proporsionalitas dikenal sebagai Modulus Young.

Ini adalah salah satu hukum terpenting dalam studi Kekuatan Material.

KESIMPULAN

Dalam artikel ini terminologi penting dari kekuatan material dijelaskan secara rinci seperti tegangan teknik, regangan, kurva tegangan-regangan untuk material ulet dan getas, modulus muda, rasio Poisson dll. Kekuatan material juga dikenal sebagai mekanika material.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang teknik mesin dan Kekuatan Material klik disini!