Language
Country/Area
No result found
Dari elastisitas hingga plastisitas: tiga tahap deformasi material sangat menarik!
Memahami sifat dan perilaku material sangat penting dalam ilmu teknik dan material, dan di sinilah kurva tegangan-regangan berperan. Kurva ini tidak hanya mengungkap bagaimana material merespons berbagai beban, tetapi juga membantu kita memprediksi dengan lebih baik bagaimana kinerjanya dalam aplikasi dunia nyata.
Kurva tegangan-regangan menunjukkan sifat-sifat utama material, seperti kekuatan luluh, kekuatan tarik ultimit, dan modulus Young.
Hubungan antara tegangan dan regangan dapat muncul dalam berbagai bentuk, jadi kita biasanya membagi kurva ini ke dalam beberapa tahap utama. Mari kita bahas tiga tahap penting deformasi material satu per satu: daerah elastis linier, daerah pengerasan regangan, dan daerah pembentukan leher.
Daerah elastis linier
Daerah elastis linier adalah tahap pertama di mana material mengalami deformasi. Dalam tahap ini, tegangan dan regangan berhubungan secara linier, yaitu, keduanya mematuhi hukum Hooke. Di sini, tegangan meningkat secara proporsional terhadap peningkatan regangan, dan kemiringannya adalah modulus Young. Bagian ini hanya menunjukkan keadaan deformasi elastis, dan ujungnya menandai dimulainya deformasi plastis.
Ketika komponen tegangan mencapai kekuatan luluh, itu berarti keadaan deformasi plastis dimulai.
Zona pengerasan regangan
Ketika tegangan yang diberikan melebihi titik luluh, material memasuki wilayah pengerasan regangan. Pada tahap ini, tegangan mencapai titik maksimum, yang disebut kekuatan tarik ultimit. Di wilayah pengerasan regangan, tegangan sebagian besar tetap tinggi saat material meregang.
Pada beberapa material (misalnya baja), awalnya terdapat wilayah yang hampir datar karena pembentukan dan perluasan pita Lüders.
Selama proses ini, saat deformasi plastik meningkat, jumlah dislokasi di dalam material akan meningkat, sehingga menghambat pergerakan dislokasi lebih lanjut. Dalam kasus ini, tegangan geser yang lebih tinggi perlu diterapkan untuk mengatasi hambatan tersebut.
Zona pembentukan leher
Saat tegangan melampaui kekuatan tarik ultimit, tegangan tersebut memasuki wilayah pembentukan leher tempat luas penampang lokal berkurang secara signifikan. Deformasi leher tidak seragam dan semakin parah di bawah konsentrasi tegangan, yang akhirnya menyebabkan fraktur material.
Meskipun gaya tarik yang diterapkan menurun, tegangan aktual dalam material masih meningkat karena pengurangan luas penampang lokal tidak diperhitungkan.
Setelah fraktur material terjadi, persentase perpanjangan dan pengurangan luas penampang dapat dihitung. Data ini penting untuk desain teknik dan pemilihan material.
Klasifikasi material
Berdasarkan karakteristik kurva tegangan-regangan, kita dapat membagi material secara kasar menjadi dua kategori: material ulet dan material getas. Material ulet seperti baja ringan memiliki karakteristik deformasi yang baik pada suhu normal, sedangkan material getas seperti kaca biasanya tidak menunjukkan proses regangan yang jelas dan langsung pecah.
Material ulet dapat terus mengalami deformasi setelah mencapai titik luluh, sedangkan material getas cenderung pecah tanpa deformasi yang signifikan.
Ketangguhan dan Aplikasi
Material dengan ketangguhan yang sangat baik dapat menunjukkan kekuatan dan keuletan, yang menjadikan ketangguhan sebagai kriteria penting dalam desain material. Ketangguhan adalah area di bawah kurva tegangan-regangan, yang dapat dianggap sebagai energi yang dapat ditahan material sebelum pecah.
KesimpulanSingkatnya, tiga tahap utama kurva tegangan-regangan - daerah elastis linier, daerah pengerasan regangan, dan daerah pembentukan leher - memberikan pemahaman yang mendalam tentang perilaku material. Dalam ilmu material, teori-teori ini tidak hanya memandu pengujian laboratorium, tetapi juga memengaruhi keandalan dan keamanan aplikasi teknik. Dihadapkan dengan karakteristik kinerja berbagai material, kita harus berpikir: Bagaimana karakteristik material ini memengaruhi kehidupan kita sehari-hari dan pengembangan teknologi teknik?
