Laporan Praktikum Laboratorium Teknik Material Modul C Uji Puntir Oleh : Nama : Surya Eko Sulistiawan NIM : 13713054 Kelompok : 3 Anggota (NIM) : Surya Eko S. (13713054) Rilwanu Lukman A. (1371322) Galih Sekarnurani (1371347) Rian Didik A. (1371357) M. Marzuq (13712008) Tanggal Praktikum : 4 Maret 2015 Tanggal Penyerahan Laporan : 9 Maret 2015 Nama Asisten (NIM) : Angga Hermawan (13711052) Laboratorium Metalurgi dan Teknik Material Program Studi Teknik Material Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara Institut Teknologi Bandung 2015
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Laporan Praktikum
Laboratorium Teknik Material
Modul C Uji Puntir
Oleh :
Nama : Surya Eko Sulistiawan
NIM : 13713054
Kelompok : 3
Anggota (NIM) : Surya Eko S. (13713054)
Rilwanu Lukman A. (1371322)
Galih Sekarnurani (1371347)
Rian Didik A. (1371357)
M. Marzuq (13712008)
Tanggal Praktikum : 4 Maret 2015
Tanggal Penyerahan Laporan : 9 Maret 2015
Nama Asisten (NIM) : Angga Hermawan (13711052)
Laboratorium Metalurgi dan Teknik Material
Program Studi Teknik Material
Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara
Institut Teknologi Bandung
2015
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Ada dua jenis tegangan yang dapat bekerja pada suatu material, yaitu
tegangan normal dan tegangan geser. Pada tegangan normal ada tegangan akibat
gaya uniaksial dan akibat momen lentur, sedangkan pada tegangan geser ada
tegangan akibat gaya geser dan akibat momen puntir. Tegangan puntir (torsional
stress) terjadi secara paralel pada bidang material, sedangkan tegangan normal
terjadi secara tegak lurus terhadap bidang material.
Pengujian puntir berguna sebagai alat untuk mengevaluasi keuletan material
karena kondisi tegangan dan regangan kompleks yang terjadi pada waktu
pengujian puntir sensitif terhadap perubahan di dalam material. Pengujian puntir
juga berguna untuk menentukan sifat-sifat mekanik material seperti modulus
elastisitas geser (modulus kekakuan), kekuatan luluh puntir, dan modulus retak
(Dieter, 1988). Standar pengujian puntir diatur dalam ASTM A938.
1.2 Tujuan Praktikum
1. Menentukan kurva perbandingan tegangan geser dan regangan geser
2. Menghitung besaran-besaran sifat mekanik material dari hasil uji puntir
3. Memahami mekanisme terbentuknya patahan material oleh tegangan geser
4. Mengetahui perbedaan uji puntir dan uji tarik dalam mendapatkan besaran sifat
mekaniknya
BAB II
TEORI DASAR
Besaran yang terukur dari uji puntir adalah momen putar dan sudut putar
specimen. Untuk mengukur sudut putar digunakan alat yang disebut dengan
Troptometer. Spesimen pada uji puntir ini serupa dengan pada uji tarik, namun di
mesin yang digunakan dalam uji tarik spesimen diletakkan vertikal, berbeda dengan
pada uji puntir yang diletakkan horizontal. Momen puntir hanya diberikan pada salah
satu ujung spesimen saja, karena pembebanan pada kedua ujung akan memberikan
hasil sudut puntir yang tidak konstan. Bantuan sederhana yang dapat digunakan untuk
mengukur sudut puntir dan jumlah putaran yang terjadi sebelum kegagalan adalah
dengan membuat garis lurus dengan tinta pada spesimen sebelum pengujian.
Besaran-besaran sifat mekanik material diperoleh dari penurunan hasil uji
puntir yang berupa waktu dan tegangan listrik. Besaran-besaran sifat mekanik
material yang diperoleh diantaranya ialah momen putar dan sudut putar, regangan
geser dan modulus elastisitas gesernya pada daerah elastis maupun plastis.
Momen putar adalah gaya yang bekerja sepanjang jarak tertentu sehingga
memberikan gerakan rotasi (Roylance, 2000). Momen putar didapatkan dari
persamaan Karena merupakan
inersia momen polar (J) , maka sedangkan sudut putar (θ) didapatkan
dari
MT = Momen Torsi (Nm)
τ = Tegangan geser (Pa)
r = Jarak radial yang dihitung dari pusat (m)
L = Panjang spesimen (m)
a = Jari-jari (m)
J = Inersia momen polar (m4)
Notasi-notasi yang dipakai dalam persamaan ini dapat dengan mudah dipahami
dari gambar 2.1.
Gambar 2.1 Kondisi uji puntir pada spesimen berbentuk rod
Sumber: Dieter hal. 339
Setelah menghitung momen putar dan sudut putar, akan didapatkan hasil kurva
dengan momen putar (twisting moment, Nm) di sumbu-y dan sudut putar (angle of
twist, deg) di sumbu-x seperti yang ditunjukkan gambar 2.2.
Gambar 2.2 Kurva momen putar dengan sudut putar
Sumber: Dieter hal. 340
Perubahan sudut yang terjadi antara dua segmen garis yang tadinya tegak lurus
satu sama lain adalah regangan geser (Hibbeler, 2011). Regangan geser dapat
ditentukan dengan persamaan
Modulus elastisitas geser (G) ditentukan dengan persamaan
Ketika regangan geser sudah semakin besar, sehingga hubungan antara tegangan dan
regangan elastis sudah tidak linear lagi, maka persamaan momen putar, regangan
geser, dan modulus geser tidak berlaku lagi. Ketika kondisi regangan begitu besar,
dibuat kurva antara momen dengan sudut putar per panjang spesimen. Dari kurva ini
akan didapatkan kondisi regangan dan tegangan geser yang sebenarnya.
Regangan geser sebenarnya didapatkan dari γ = rθ’ dengan θ’ = 𝜃
𝑙 sedangkan
untuk menghitung tegangan geser sebenarnya didapat dengan cara menurunkan
persamaan momen torsinya.
Karena sekarang tegangan geser merupakan fungsi dari regangan gesernya
dan regangan geser merupakan fungsi dari sudut putar per panjang specimen, maka
didapatkan persamaan sebagai berikut :
Kemudian didapatkan pula
Jika sebuah kurva torsi-puntir tersedia, tegangan geser bisa dihitung dengan
persamaan di atas. Gambar 2.3 mengilustrasikan bagaimana persamaan ini
dijalankan. Persamaan di atas dapat ditulis dalam bentuk geometri seperti
Gambar 2.3 Kurva momen torsi dengan perubahan sudut per panjang