Language
Country/Area
No result found
Tarian aneh antara tekanan dan regangan: Bagaimana material berubah bentuk di bawah tekanan?
Dalam ilmu teknik dan material, kurva tegangan-regangan merupakan kunci untuk memahami perilaku material. Kurva ini menunjukkan hubungan antara tegangan dan regangan, yang diperoleh dengan menerapkan beban secara bertahap pada sampel material uji dan mengukur deformasinya. Kurva ini tidak hanya membantu teknisi memprediksi kinerja material, tetapi juga dapat mengungkapkan banyak sifat material yang penting, seperti modulus Young, kekuatan luluh, dan kekuatan tarik ultimit.
Kurva tegangan-regangan dapat mengungkapkan sifat material pada berbagai tahap deformasi, menjadikannya alat penting yang tidak dapat diabaikan dalam komunitas teknik.
Pengertian kurva tegangan dan regangan
Secara umum, kurva tegangan-regangan menggambarkan hubungan antara tegangan dan regangan dalam bentuk deformasi apa pun. Hubungan ini dapat berupa hubungan normal, geser, atau campuran keduanya, dan dapat berupa uniaksial, biaksial, atau multiaksial, dan bahkan dapat berubah seiring waktu. Deformasi dapat berupa kompresi, tegangan, torsi, rotasi, dll.
Pembahasan selanjutnya akan difokuskan terutama pada hubungan antara tegangan normal aksial dan regangan normal aksial, yang diperoleh dari uji tarik. Dalam banyak situasi praktis, berbagai material akan menunjukkan kurva tegangan-regangan yang berbeda yang mencerminkan perilaku unik material tersebut.
Berbagai tahap kurva tegangan-regangan
Kurva tegangan-regangan dari banyak material dapat dibagi menjadi beberapa tahap yang berbeda, yang masing-masing menunjukkan perilaku yang berbeda. Mengambil baja karbon rendah sebagai contoh, kurva tegangan-regangannya pada suhu ruangan menunjukkan tahap-tahap utama berikut:
Daerah elastis linier
Tahap pertama adalah daerah elastis linier. Di daerah ini, tegangan berbanding lurus dengan regangan, yaitu, mengikuti hukum Hawke, dan kemiringan daerah ini adalah modulus Young. Di sini, material hanya mengalami deformasi elastis hingga mencapai titik di mana deformasi plastis dimulai, dan tegangan pada titik ini disebut kekuatan luluh.
Wilayah pengerasan regangan
Tahap kedua adalah wilayah pengerasan regangan. Di wilayah ini, tegangan meningkat secara bertahap saat melampaui titik luluh hingga apa yang disebut kekuatan tarik ultimit tercapai. Wilayah ini dicirikan oleh peningkatan tegangan yang terjadi terutama saat material meregang. Karena material mengalami pengerasan kerja pada tahap ini, tegangan yang semakin besar perlu diterapkan untuk mengatasi hambatan internal.
Selama proses pengerasan regangan, deformasi plastis meningkatkan kerapatan dislokasi di dalam material, yang akan berdampak signifikan pada perilaku deformasi berikutnya.
Area leher
Tahap ketiga adalah wilayah necking. Saat tegangan melampaui kekuatan tarik ultimit, penampang lokal material akan berkurang secara signifikan, membentuk leher. Pada titik ini, deformasi tidak merata dan tekanan terpusat pada posisi yang dikurangi, yang mengarah pada perkembangan necking yang lebih cepat dan akhirnya fraktur. Meskipun gaya tarik menurun pada saat ini, pengerasan kerja berlanjut dan tegangan aktual terus meningkat.
Ujung wilayah necking mewakili fraktur material, dan perpanjangan dan reduksi penampang setelah fraktur dapat dihitung untuk kepentingan komunitas teknik dalam merancang material dan proses manufaktur.
Klasifikasi material
Berdasarkan karakteristik umum yang ditunjukkan oleh kurva tegangan-regangan, kita secara kasar dapat membagi material menjadi dua kategori: material ulet dan material getas.
Material Ulet
Material ulet, seperti baja struktural dan sebagian besar logam lainnya, menunjukkan sifat luluh pada suhu normal. Kurva tegangan-regangan material tersebut biasanya mengandung titik luluh yang terdefinisi dengan baik dan menunjukkan berbagai perilaku deformasi selama tahap deformasi plastis. Ketangguhan material yang lentur sering kali terkait dengan area di bawah kurva tegangan-regangannya, yang merupakan indikator energi yang diserap material sebelum patah.
Material Rapuh
Material rapuh, seperti besi cor, kaca, dan beberapa batu, menunjukkan perilaku yang sangat berbeda dari material yang lentur. Material ini sering kali tidak memiliki titik luluh yang jelas, dan ketika patah terjadi, laju deformasi hampir tidak berubah. Kurva tegangan-regangannya biasanya linier, dan tidak terjadi deformasi plastis yang signifikan selama proses deformasi.
Karakteristik material rapuh adalah cenderung kembali ke bentuk aslinya setelah patah, berbeda dengan patah leher pada material yang lentur.
Memahami bagaimana suatu material berperilaku di bawah tekanan yang berbeda tidak diragukan lagi penting untuk desain dan pemilihan material yang sesuai. Dalam rekayasa terapan, kita perlu melakukan penelitian mendalam tentang sifat berbagai material dan bagaimana kinerjanya dalam situasi yang berbeda. Pernahkah Anda memikirkan faktor potensial apa lagi yang harus dipertimbangkan selain kekuatan saat memilih material?
