SIFAT-SIFAT MEKANIS BAHAN
Kurva tegangan-regangan yang ditunjukkan pada Gb. 1-5 dapat digunakan untuk mencirikan beberapa karakteristik tegangan bahan. Diantaranya:
Batas proporsi (proportional limit)
Ordinat titik P disebut sebagai batas proporsi, yaitu tegangan maksimum yang terjadi selama tes tarikan sedemikian sehingga tegangan merupakan fungsi linier dari regangan. Untuk bahan yang kurva tegangan regangannya menyerupai Gb. 1-8 maka tidak memiliki batas proporsi
Tabel 1-1. Sifat-sifat bahan teknik pada 20°C
Bahan | Berat spesifik KN/m3 | Modulus Young Gpa | Tegangan maksimum kPa | Koefisien ekspansi 10e-6/°C | Rasio Poisson |
I. Metal dalam bentuk papan, batang atau blok | |||||
Aluminium campuran Kuningan Tembaga Nikel Baja Titanium campuran | 27 84 87 87 77 44 | 70-79 96-110 112-120 210 195-210 105-210 | 310-550 300-590 230-380 310-760 550-1400 900-970 | 23 20 17 13 12 8-10 | 0.33 0.34 0.33 0.31 0.30 0.33 |
II. Non-metal dalam bentuk papan, batang atau blok | |||||
Beton Kaca | 24 26 | 25 48-83 | 24-81 70 | 11 5-11 | 0.23 |
III. Bahan dengan filamen (diameter < 0.025 mm) | |||||
Aluminium oksida Barium carbide Kaca Grafit | 38 25 22 | 690-2410 450 345 980 | 13800-27600 6900 7000-20000 20000 | ||
IV. Bahan komposit (campuran) | |||||
Boron epoksi Kaca-S diperkuat epoksi | 19 21 | 210 66.2 | 1365 1900 | 4.5 | |
Batas elastis (elastic limit)
Ordinat suatu titik yang hampir berimpitan dengan titik P diketahui sebagai batas elastis, yaitu tegangan maksimum yang terjadi selama tes tarikan sedemikian sehingga tidak terjadi perubahan bentuk atau deformasi maupun residu permanen ketika pembebanan dipindahkan. Untuk kebanyakan bahan nilai batas elastis dan batas proporsi adalah hampir sama dan sering digunakan sebagai istilah yang saling menggantikan. Pada kasus-kasus dimana pemisahan diantara dua nilai ditemukan, nilai batas elastis selalu sedikit lebih besar daripada batas proporsi.
Selang elastis dan plastis (elastic and plastic ranges)
Daerah atau rentang kurva tegangan-regangan yang ditarik dari origin sampai batas proporsi disebut selang elastis; sedang rentang kurva tegangan regangan yang ditarik dari batas proporsi sampai titik runtuh (point of rupture) disebut selang pastis.
Titik lelah (yield point)
Ordinat titik Y pada Gb. 1-5, yang dinyatakan dengan σyp, dimana terjadi peningkatan atau pertambahan regangan tanpa adanya penambahan tegangan disebut sebagai titik lelah dari bahan. Setelah pembebanan mencapai titik Y, maka dikatakan terjadi kelelahan. Pada beberapa bahan terdapat dua titik pada kurva tegangan-regangan dimana terjadi peningkatan regangan tanpa perubahan tegangan. Masing-masing disebut titik lelah atas dan titik lelah bawah.
Tegangan maksimum (ultimate strength, tensile strength)
Ordinat titik U pada Gb. 1-5, ordinat maksimum pada kurva, diketahui sebagai tegangan maksimum atau tegangan puncak dari bahan.
Tegangan putus (breaking strength)
Ordinat pada titik B pada Gb. 1-5 disebut tegangan putus dari bahan.
Modulus kekenyalan, keuletan (modulus of resilence)
KLASIFIKASI BAHAN
Sampai saat ini, diskusi kita adalah didasarkan pada asumsi bahwa bahan mempunyai dua karakteristik, yaitu:
Homogen, yaitu mempunyai sifat elastis (E, μ) yang sama pada keseluruhan titik pada bahan.
Isotropis, yaitu mempunyai sifat elastis yang sama pada semua arah pada setiap titik dalam bahan.
Tidak semua bahan mempunyai sifat isotropis. Apabila suatu bahan tidak memiliki suatu sifat simetri elastik maka bahan tersebut disebut anisotropis, atau kadang-kadang aeolotropis. Disamping memiliki dua konstanta elastis (E, μ) seperti pada bahan isotropis, bahan anisotropis mempunyai 21 konstanta elastis yang lain. Jika bahan mempunyai tiga bidang yang saling tegaklurus dengan masing-masing mempunyai simetri elastis maka bahan dikatakan orthotropis. Jumlah konstanta independen dalam hal ini adalah sembilan. Bahan komposit yang diperkuat dengan filamen didalamnya (Gb. 1-10) merupakan contoh dari bahan anisotropis.
