elastisitas dan plastisitas

14
ELASTISITAS DAN PLASTISITAS Pengertian Elastisitas Elastisitas (elasticity) adalah kemampuan (ability) dari benda padat untuk kembali ke bentuk semula segera setelah gaya luar yang bekerja padanya hilang/ dihilangkan. Deformasi (perubahan bentuk) pada benda padat elastis mengikuti aturan yang dikemukakan Robert Hooke yang kemudian dikenal dengan hukum Hooke. Ahli matematika dan juga seorang filsuf asal Inggris ini mencetuskan hukum Hooke (elastisitas) yang berbunyi. “Perubahan bentuk benda elastis akan sebanding dengan gaya yang bekerja padanya sampai batas tertentu (batas elastisitas). Jika gaya yang deberikan ditambah hingga melebihi batas elastisitas benda maka benda akam mengalami deformasi (perubahan bentuk ) permanent. Pengertian Plastisitas Kemampuan suatu material untuk mengalami sejumlah deformasi plastis (permanen) tanpa mengalami kerusakan setelah tegangan yang diberikan dihilangkan. Hukum Hooke Hukum Hooke berbunyi perubahan panjang suatu benda berbanding lurus dengan beban yang diterimanya. Jika pegas ditarik ke kanan maka pegas akan meregang dan bertambah panjang (gambar 1).

Upload: yossilimekas

Post on 12-Nov-2015

731 views

Category:

Documents


140 download

DESCRIPTION

berikut ini pengertian tentang plastis dan elastis

TRANSCRIPT

ELASTISITAS DAN PLASTISITAS

Pengertian ElastisitasElastisitas (elasticity) adalah kemampuan (ability) dari benda padat untuk kembali ke bentuk semula segera setelah gaya luar yang bekerja padanya hilang/ dihilangkan. Deformasi (perubahan bentuk) pada benda padat elastis mengikuti aturan yang dikemukakan Robert Hooke yang kemudian dikenal dengan hukum Hooke. Ahli matematika dan juga seorang filsuf asal Inggris ini mencetuskan hukum Hooke (elastisitas) yang berbunyi. Perubahan bentuk benda elastis akan sebanding dengan gaya yang bekerja padanya sampai batas tertentu (batas elastisitas). Jika gaya yang deberikan ditambah hingga melebihi batas elastisitas benda maka benda akam mengalami deformasi (perubahan bentuk ) permanent.

Pengertian PlastisitasKemampuan suatu material untuk mengalami sejumlah deformasi plastis (permanen) tanpa mengalami kerusakan setelah tegangan yang diberikan dihilangkan.

Hukum HookeHukum Hooke berbunyi perubahan panjang suatu benda berbanding lurus dengan beban yang diterimanya. Jika pegas ditarik ke kanan maka pegas akan meregang dan bertambah panjang (gambar 1).

Jika gaya tarik tidak sangat besar, ditemukan bahwa pertambahan panjang pegas sebanding dengan besar gaya tarik (F). Dengan kata lain, semakin besar gaya tarik, semakin besar pertambahan panjang pegas. Perbandingan besar gaya tarik (F) terhadap pertambahan panjang pegas bernilai konstan. Perbandingan antara gaya (F) terhadap pertambahan panjang pegas bernilai konstan, yang ditandai oleh kemiringan grafik yang sama (gambar 2).

k merupakan konstanta pegas atau koofisien elastisitas pegas atau ukurankelenturan pegas. Jika besar gaya yang dikerjakan pada pegas melewati batas elastisitas pegas maka setelah gaya dihilangkan panjang pegas tidak kembali seperti semula. Hukum hooke hanya berlaku hingga batas elastisitas. Batas elastisitas pegas merupakan gaya maksimum yang dapat diberikan pada pegas sebelum pegas berubah bentuk secara tetap dan panjang pegas tidak dapat kembali seperti semula. Jika besar gaya terus bertambah maka pegas akan berada di posisi titik putus.

Hubungan Tegangan dan Regangan

Gambar 3 Silinder yang mengalamiregangan ke arah sumbu x, y dan z.

Bila terdapat sebuah silinder yang memiliki sumbu ke arah sumbu x seperti pada Gambar 3 silinder yang mengalami regangan ke arah sumbu x, y dan z. dan silinder tersebut ditarik ke arah sumbu tersebut maka dalam silinder akan timbul tegangan normal x dan regangan normal x yang hubungannya dapat dinyatakan sebagai berikut :

Dengan E adalah modulus elastisitas material silinder (GPa). Kemudian seperti pada Gambar 1.1 akibat adanya tegangan x maka akan terjadi regangan normal ke arah sumbu y , yx dan ke arah sumbu z, xz. Dibawah ini merupakan tabel nilai modulus elastisitas (E) atau modulus young (Y).

Tabel 1

Bila Poissons ratio dinyatakan dengan v = - regangan melintang/regangan memanjang = yx/xx dan mengingat regangan melintang dari silinder sama maka :

Dengan cara yang sama bila silinder pada sumbu y dan z ditarik masing-masing dengan tegangan y dan z maka pada sumbu x akan terjadi regangan xy dan xz yang mana dapat dinyatakan sebagai :

Mengingat dalam masalah mekanika bahan, prinsip superposisi dapat diterapkan, maka bila pada suatu elemen kubus dari benda dikenakan tegangan x , y , dan z secara bersamaan maka tegangan pada arah sumbu x, x adalah :

Dengan cara yang sama besarnya regangan pada arah sumbu y, y dan z, z adalah:

Hubungan tegangan dan regangan juga dapat dilihat dengan jelas pada diagram yang diperoleh dari pengujian tarik, dimana gaya yang diberikan sejajar dengan sumbu, berlawanan arah dan beban bertambah secara kontinyu sehingga terjadi pertambahan panjang.

Gambar 4 Grafik Tegangan-Regangan Baja Karbon Rendah

Dari grafik tegangan-regangan diatas dapat kita ketahui:1.Daerah ElastisDaerah terjadinya deformasi elastis, yang dimulai dari titik nol sampai titik P (proporsional). Kenaikan tegangan dan regangan bebrbanding lurus sehingga membentuk kurva yang lurus, berlaku hukum hooke.

2.Proporsional (P)Merupakan titik keseimbangan antar tegangan dengan regangan, pada daerah ini juga merupakan batas terjadinya deformasi elastis.3.Yield StrenghtMerupakan daerah awal terjadinya pertambahan panjang tanpa adanya penambahan tegangan, titik yield strength berbeda tergantung kadar karbon material.4.Daerah PlastisDaerah terjadinya deformasi plastis, yang terjadi setelah Yield Strenght sampai Fracture (putus). Kenaikan tegangan-regangan merupakan fungsi polynomial sampai titik Ultimate strenght kemudian turun.5.Ultimate StrenghtTitik terjadinya tegangan tertinggi yang dapat dicapai spesimen/material. Pada saat titik ultimate strength spesimen mengalami necking diikuti penurunan tegangan sampai putus.6.NeckingDaerah terjadinya pengerutan atau pengecilan luas penampang sebelum putus (fracture), pada grafik ditunjukkan pada daerah setelah terjadinya ultimate strength sampai putus.7.Fracture (Putus)Titik terjadinya patah pada spesimen. Pada titik nol sampai titik proporsional, tegamgan bernbanding lurus dengan regangan (linier) yang mempunyai kecuraman tertentu (semakin curam, menujukkan spesimen tersebut semakin keras).

Sifat mekanis daerah elastis dan plastis pada diagram tegangan-regangan: Elastis Kekuatan elastisMerupakan kemampuan untuk menerima beban tanpa terjadi deformasi plastis ( ditunjukkan oleh titik luluh ) dan digunakan sebagai harga batas beban bila digunakan dalam suatu perencanaan. KekakuanSuatu bahan yang memiliki kekuatan tinggi bila mendapat beban elastis akan mengalami sedikit deformasi plastis. ResilientMerupakan kemampuan menyerap energi tanpa terjadi deformasi plastis. Biasanya dinyatakan dalam modulus resilient (energi yang diserap untuk meregangkan satu satuan volume bahan sampai batas plastis)

Gambar 5 Daerah Kelentingan Plastis KeuletanMerupakan kemampuan suatu material untuk berdeformasi plastis tanpa mengalami patah dan dinyatakan dalam presentase perpanjangan atau presentase pengurangan luas penampang. Keuletan menunjukkan kemampuan logam untuk dibentuk tanpa mengalami patah/retak, sehingga penting untuk proses pembentukan logam. Disamping itu untuk logam yang memilikkualitas tinggi, kerusakan dapat diketahui secara dini dengan melihat deformasi yang mendahului bahan tersebut retak / patah. KekuatanKekuatan tarik merupakan kekuatan untuk menerima beban tanpa mengalami kerusakan dan dinyatakan sebagai tegangan maksimum bahan sebelum patah.

KetangguhanKekuatan tarik merupakan kekuatan untuk menerima beban sedangkan ketangguhan adalah banyaknya energi yang diperlukan untuk mematahkan bahan persatuan volume (modulus ketangguhan) dan dapat digambarkan dibwah kurva tegangan regangan.

Gambar 6 Daerah Ketangguhan

Pengaruh kadar karbon terhadap elastisitas dan plastisitas

Gambar 7. Grafik Tegangan-Regangan Baja Karbona. baja karbon rendahb. baja karbon sedangc. baja karbon tinggi

Dari grafik di atas dapat diperoleh :a. Baja karbon rendahGaris tegangan-regangan berada pada paling bawah, dengan daerah yield stress yang jelas. Kemudian naik sampai titik ultimate kemudian turun dan putus. Kita bisa melihat pada baja kerbon rendah bahwa baja kerbon rendah memiliki nilai kekerasan yang paling rendah sehingga berpengaruh pada daerah elastisitasnya dimana daerah elastisitasnya paling sedikit dibandingkan baja karbon rendah dan baja karbon tinggi. Dan pada gambar grafik tegangan regangan diatas dapat kita ketahui bahwa baja karbon rendah memiliki daerah plastis yang besar hal ini dikarenakan nilai kekerasan yang rendah pada baja karbon rendah ini.

b. Baja karbon sedangGaris tegangan-regangan berada diantara baja karbon rendan dan baja karbon tinggi. Dimana daerah elastis naik secara linier sampai titik tertentu, kemudian naik secara polynomial sampai titik ultimate strenght kemudian turun dan putus, tetapi penurunan tidak sepanjang pada baja karbon rendah. Pada baja karbon sedang ini memiliki daerah elastisitas yang lebih tinggi dari pada baja karbon rendah hal ini dikarenakan kadar karbon yang lebih tinggi menyebabkan nilai kekerasan baja kerbon ini yang lebih tinggi dibandingkan baja karbon rendah. Sedangkan pada daerah plastisnya kita bisa lihat bahwa baja karbon sedang ini memiliki daerah plastis yang lebih sedikit dibandingkan dengan baja karbon rendah hal ini dikarenakan nilai kekerasannya yang tinggi sehingga ketika melewati batas elastisitasnya baja ini tidak akan mulur terlalu panjan dan langsung putusc. Baja karbon tinggiGaris tegangan-regangan berada pada posisi paling atas. Dimana daerah elastis naik secara linier sampai titik tertentu dengan kecuraman paling besar, kemudian naik secara polynomial sampai titik ultimate dan patah. Pada grafik tegangan-ragangan baja karbon tinggi diatas kita bisa lihat bahwa baja karbon ini memilik daerah elastisita yang paling besar hal ini dikarenakan baja karbon tinggi ini memiliki kadar karbon yang paling tinggi dibandingkan dengan baja karbon rendah dan baja karbon sedang sehingga nilai kekerasan baja karbon ini paling besar jika dibandingkan dengan baj karbon rendah dan baja karbon sedang. Sedangkan pada daerah plastisnya baja karbon tinggi ini memiliki daerah plastis yang kecil hal ini dikarenakan nilai kekerasannya yang paling besar sehingga ketika sudah melewati batas titik elastisitasnya baja karbon ini akan lebih cepat putus