SKEMA KEGIATAN PERANCANGANBEBANGEOMETRIANALISISM, V, T, , FAKTOR KOREKSIMATERIALPROSES PENGERJAAN / HEAT TREATMENTPENGUJIANSTATIKDINAMIKFailure theory = teori kegagalan

1.1 FAKTOR KEAMANAN(safety factor)Tujuannya adalah untuk menentukan keamanan suatu elemen mesinMisalnya : suatu elemen mesin mendapat gaya F sedangkan batas maksimum yang dapat diterima adalah Fu maka :Safety factornya (SF) :Dalam batas elastis, maka sebanding dengan F maka :atauDimana :Ss = Kekuatan geser Yield = Tegangan geser yang terjadiS = Kekuatan Yield = Tegangan Normal yang terjadiApabila = S SF = 1 tidak ada keamanan ( kritis )

PERSAMAAN UMUM HUBUNGAN TEGANGAN DENGAN BEBANDimana :C = Konstantaf = Fungsi fari bentuk geometriF = Fungsi beban, biasanya gaya dan momenXi = Ukuran bagian mesin yang direncanakanFj = Beban luar yang bekerja pada bagian mesin tersebutnj = Faktor keamanan yang dipakai untuk memperhitungkan variasi beban masing-masing

TEGANGAN YANG DIIJINKAN(allowable stress )Dimana :a = Tegangan Normal yang diijinkana = Tegangan geser yang diijinkan

1.2 ANALISA TEGANGAN(stress analysis)Gambar : Keadaan tegangan komponen teganganDimana :x = Tegangan Normal dalam arah sumbu x pada bidang yzy = Tegangan Normal dalam arah sumbu y pada bidang xzz = Tegangan Normal dalam arah sumbu z pada bidang xyxy = Tegangan Geser pada bidang yang tegak lurus terhadap sumbu x yang arahnya sejajar dengan sumbu y

TEGANGAN NORMAL & GESER PADA ELEMEN TEGANGAN YANG TERPOTONGTegangan yang terjadi pada bidang miringi ialah :Arah Tegangan maksimum 1 dan tegangan minimum 2 (arah utama ) :

Persamaan Principal Stresses :Persamaan Tegangan Geser Maksimum :Lingkaran Mohr:Cara membuat lingkaran Mohr :Buat sumbu dan Tentukan X dan Y pada sb Tentukan XY pada sb Tentukan pusat lingkaran Mohr dengan rumus (X + Y)/2Sambungkan E ke B sebagai jari-jari lingkaran MohrBuat lingkaran

1.3 Tegangan dan deformasi 2 arahXYXYXYPerpanjangan dalam arah sumbu X karena tegangan tarik, diikuti oleh pengecilan dalam arah sumbu YPerpanjangan dalam arah sumbu Y karena tegangan tarik, diikuti oleh pengecilan dalam arah sumbu XX-Y = Tegangan normal tarik ayah sumbu X dan YX-Y = Deformasi arah sumbu X atau Y= Poissons ratio (0,25 0,3)E = Modulus elastisitas bahan

Super posisi dari kedua konfigurasi X dan Y :XYXYHukum Hooke untuk tegangan 2 dimensi :Besarnya Tegangan dapat ditentukan berdasarkan hasil pemecahan kedua persamaan tersebut diatas :

1.4 Statis taktentu untuk gaya aksialBajaBajaTembaga3003030100100Luas penampang BajaA = 0,2 cm2Luas penampang TembagaA = 0,3 cm2E Baja = 190 GN/m2E Tembaga = 119 GN/m2

Asumsi bebannya kakuSatuan dalam cmKarena geometri dan bebannya simetris, maka gaya-gaya pada kedua batang baja akan sama. Dari Statika :2F1 + F2 = 5000 Berat = 5.000 N

Memperhatikan deformasi batang :Maka :

1.5 Menentukan titik beratXYSecara matematis : Titik berat berarti bahwa jumlah momen area terhadap sumber yang melaluinya adalah sama dengan nol.Untuk bentuk yang tidak rumit, biasanya dapat dibagi-bagi dalam bentuk-bentuk sederhana :CgA3A2A1

1.6 Perpindahan sumbu untuk Perhitungan Momen InersiaCg01Momen inersia = IoKarena :Maka :Disebut juga Teori Sumbu Sejajar (Parallel Axis Theorem)

1.7 Prinsip SuperposisiPrinsip superposisi hanya berlaku bila besarnya tegangan dan deflrksi adalah proporsional tergadap gaya2 cm0,125 cm4050 N cm3600 N3600 N3600 N3600 N2 cm0,75 cmPenampang

Luas Penampang :Momen Inersia :Tegangan Normal tarik akibat gaya aksial :Tegangan Normal akibat Momen Lentur :Tegangan Superposisi :Sisi Dalam :Sisi Luar :

1.8 Faktor konsentrasi tegangan (Kt)Timbul akibat adanya perubahan yang mendadak bentuk suatu elemen sehingga Tegangan yang terjadi lebih tinggi dari tegangan rata-rata atau nominal.Kt diperoleh dari hasil eksperimen

1.9 Teori KegagalanKegagalam Mekanis Terjadi Karena :1. Yielding (Perubahan Permanen) 2. Fracture (Patah)Dalam bidang teknik, kegunaan suatu elemen mesin akan hilang setelah terjadinya perubahan yang permanen. Dengan demikian Yielding dianggap suatu kegagalanTeori kegagalan terdiri dari :Teori kegagalan Tegangan Geser Maksimum (TTGM)Teori kegagalan Tegangan Normal Maksimum (TTNM)Teori kegagalan Energi Distorei (teori von Misses-Hencky)

FATIQUE (KELELAHAN)Umumnya suatu elemen rusak / gagal karena adanya beban yang dinamis (berulang-ulang atau berubah-ubah), meskipun sebenarnya tegangan maksimum yang terjadi lebih kecil daripada kekuatan maksimum bahan (ultimate strength) ataupun yielgd strengthnya. Keagagalan ini umumnya terjadi setelah beban dinamis tersebut diterapkan untuk waktu yang cukup lama maka disebut kelelahan.Kegagalan akibat beban statis :Dapat diamati sebelumnya karena adanya perubahan bentuk atau defleksi yaitu karena > Y.Kegagalan karena beban Dinamis :Terjadi secara tiba-tiba karena tidak ada gejala-gejala yang terlihat

*****************