PENGUJIAN BAHAN KELOMPOK 3 KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan rahmat serta karunia-nya kami dapat menyelesaikan makalah tentang “UJI PUNTIR” ini dengan baik meskipun banyak kekurangan didalamnya. Dan juga kami berterima kasih pada Bapak Ir. Riski Elpari Siregar,MT selaku Dosen mata kuliah Pengujian Bahan di UNIVERSITAS NEGERI MEDAN yang telah memberikan tugas ini kepada kami. Kami sangat berharap makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah wawasan serta pengetahuan kita mengenai dasar- dasar dan pengertian dari uji puntir dan contoh pengujian bahan dengan melakukan uji puntir. Kami juga menyadari sepenuhnya bahwa di dalam makalah ini terdapat kekurangan dan jauh dari kata sempurna. Oleh sebab itu, kami berharap adanya kritik, saran dan usulan demi perbaikan makalah yang telah kami buat di masa yang akan datang, mengingat tidak ada sesuatu yang sempurna tanpa saran yang membangun. Semoga makalah sederhana ini dapat dipahami bagi siapapun yang membacanya. Sekiranya laporan yang telah disusun ini dapat berguna bagi kami sendiri maupun orang yang membacanya. Sebelumnya kami mohon maaf apabila terdapat kesalahan kata-kata yang kurang berkenan dan kami memohon kritik dan saran yang membangun demi perbaikan di masa depan. PENGUJIAN BAHAN | PENGUJIAN PUNTIR 1
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
KELOMPOK 3
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan rahmat
serta karunia-nya kami dapat menyelesaikan makalah tentang “UJI PUNTIR” ini dengan baik
meskipun banyak kekurangan didalamnya. Dan juga kami berterima kasih pada Bapak Ir.
Riski Elpari Siregar,MT selaku Dosen mata kuliah Pengujian Bahan di UNIVERSITAS
NEGERI MEDAN yang telah memberikan tugas ini kepada kami.
Kami sangat berharap makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah wawasan
serta pengetahuan kita mengenai dasar-dasar dan pengertian dari uji puntir dan contoh
pengujian bahan dengan melakukan uji puntir. Kami juga menyadari sepenuhnya bahwa di
dalam makalah ini terdapat kekurangan dan jauh dari kata sempurna. Oleh sebab itu, kami
berharap adanya kritik, saran dan usulan demi perbaikan makalah yang telah kami buat di
masa yang akan datang, mengingat tidak ada sesuatu yang sempurna tanpa saran yang
membangun.
Semoga makalah sederhana ini dapat dipahami bagi siapapun yang membacanya.
Sekiranya laporan yang telah disusun ini dapat berguna bagi kami sendiri maupun orang yang
membacanya. Sebelumnya kami mohon maaf apabila terdapat kesalahan kata-kata yang
kurang berkenan dan kami memohon kritik dan saran yang membangun demi perbaikan di
masa depan.
Medan, November 2015
Penyusun .
| PENGUJIAN PUNTIR 1
KELOMPOK 3
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL
KATA PENGANTAR 1
DAFTAR ISI 2
BAB I
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG 3
B. TUJUAN 3
C. BATASAN MASALAH 4
D. SISTEMATIKA PENULISAN 4
BAB II
PEMBAHASAN
A. PENGERTIAN 5
B. JENIS-JENIS TUMPUAN 21
C. ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN PADA UJI PUNTIR 22
D. ISTILAH-ISTILAH 23
E. JENIS-JENIS TEGANGAN 23
F. PENGARUH TEGANGAN GESER PADA SIKAP MEKANIK 29
G. KURVA TEGANGAN-REGANGAN 30
H. HUBUNGAN TEGANGAN-REGANGAN 37
I. CONTOH PERCOBAAN 38
BAB III
1. KESIMPULAN 47
2. KESIMPULAN DARI CONTOH PERCOBAAN 47
DAFTAR PUSTAKA 48
| PENGUJIAN PUNTIR 2
KELOMPOK 3
BAB I
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANGTegangan geser terjadi pada bidang material, berbeda dengan tegangan normal
yang tegak lurus dengan bidang. Kondisi tegangan geser dapat terjadi dengan
melakukan geseran secara langsung (Direct Shear) dan tegangan puntir (torsional
Stress). Fenomena geseran secara langsung dapat dilihat pada saat kita menancapkan
paku ke balok kayu. Pada setiap permukaan di paku dan kayu yang bersinggungan
langsung dengan paku akan mengalami geseran secara langsung. Sedangkan
fenomena tegangan puntiran, dapat terjadi apabila suatu specimen mengalami torsi.
Uji puntir pada suatu spesimen dilakukan untuk menentukan elastisitas suatu
material. Specimen yang digunakan pada pengujian puntir adalah batang dengan
penampang lingkaran karena bentuk penampang ini sederhana sehingga mudah
diukur. Spesimen tersebut hanya dikenai beban puntiran pada salah satu ujungnya
karena dua pembebanan akan memberikan ketidakkonstanan sudut puntir yang
diperoleh dari pengukuran.
B. TUJUANMakalah ini dibuat dengan tujuan sebagai berikut:
a. Mengetahui standard dan prosedur Uji puntir
b. Mengetahui pengaruh tegangan geser terhadap sifat mekanik material
c. Mampu menghitung besaran- besaran sifat mekanik material dari uji punter
d. Memahami mekanisme terbentuknya patahan material oleh tegangan geser.
Selain itu makalah ini juga dibuat untuk melengkapi tugas dari mata kuliah
“PENGUJIAN BAHAN” yang dibawakan oleh bapak Ir. Riski Elpari Siregar, MT.
| PENGUJIAN PUNTIR 3
KELOMPOK 3
C. BATASAN MASALAH
Batasan pada makalah ini adalah sampai pada penjelasan tentang apa itu Uji
Puntir, diagram alir, dan alat-alat pada Uji Puntir.
D. SISTEMATIKA PENULISAN
Sistematika penulisan pada makalah ini terbagi menjadi 3 bab, yaitu PENDAHULUAN, PEMBAHASAN, dan PENUTUP. BAB I menjelaskan tentang Latar Belakang,Tujuan, Batasan Masalah, dan Sistematika Penulisan. BAB II menjelaskan tentang pembahasan Uji Puntir, dan BAB III Penutup.
| PENGUJIAN PUNTIR 4
KELOMPOK 3
BAB II
PEMBAHASAN
A. PENGERTIAN
1. TEORI
Puntiran adalah suatu pembebanan yang penting. Sebagai contoh, kekuatan
puntir menjadi permasalahan pada poros-poros, karena elemen deformasi plastik
secara teori adalah slip (geseran) pada bidang slip, modulus kekakuan adalah
konstanta yang penting, yang diperoleh dari pengujian puntir (dalam banyak kasus).
Deformasi puntiran tidak menunjukkan tegangan uniform pada potongan lintang
seperti halnya pada deformasi lenturan. Untuk mendapat deformasi puntiran dengan
tegangan yang uniform perlu dipergunakan batang uji berupa silinder tipis.
Patahan karena puntiran dari bahan getas terlihat pada arah kekuatan tarik,
yaitu pada 450 terhadap sumber puntiran, sedangkan bagi bahan yang liat patahan
terjadi pada sudut tegak lurus terhadap sumbu puntiran setelah gaya pada arah sumbu
terjadi dengan deformasi yang besar, dari hal tersebut sangat mudah menentukan
keliatan dan kegetasan.
Uji puntir dilakukan untuk menentukan tegangan alir (flow stress) dari
material, menentukan batas luluh geser, dan menentukan modulus elastisitas geser
dari material. Flow stress adalah ketahanan material terhadap perubahan bentuk. Jadi
pada kurva , flow stress dimulai dari batas luluhnya hingga titik fracture-nya.
Pada uji puntir ini digunakan penampang berbentuk lingkaran karena
merupakan geometri paling sederhana untuk perhitungan tegangan. Ketika material
diberi beban puntir didapat diameter dan panjang spesimen yang berubah. Seharusnya
pengujian yang kita lakukan tidak merubah dimensi geometris dari spesimen karena
beban yang kita berikan hanya beban puntir dan tidak ada beban tarik ataupun tekan.
Perubahan dimensi ini dapat diakibatkan karena mesin uji puntir dan spesimen tidak
tepat sesumbu. Hal ini terlihat dari spesimen hasil uji yang bengkok sehingga ada
kemungkinan terjadi beban bending ataupun beban lainnya pada spesimen tersebut.
Walaupun demikian untuk mendapatkan flow stress yang lebih baik kita
| PENGUJIAN PUNTIR 5
KELOMPOK 3
menggunakan uji puntir ini karena pada uji puntir tidak terjadi necking (pengecilan
penampang setempat) dan barreling (pembesaran penampang setempat).
Dari kuva MT – n yang kita dapatkan melalui percobaan, dapat diolah menjadi
kurva MT - . Lalu dengan cara membuat gradien regangan dan gradien tegangan
gesernya kita dapatkan kurva tegangan – regangan geser. Penentuan gradien pada
beberapa titik ini perlu dilakukan untuk didapatkan hasil yang merepresentasikan
tegangan – regangan gesernya. Setelah itu, kita dapat membuat kurva tegangan –
regangan sebenarnya dengan metode Tresca dan metode von Misces. Sesungguhya
konversi-konversi grafik yang kita lakukan adalah untuk meminimalisir kesalahn
akibat geometri specimen.
Tujuan dari pembuatan kurva tegangan – regangan sebenarnya dengan metode
Tresca dan von Misces sesungguhnya sama yaitu untuk menunjukkan kapan tepatnya
suatu material terdeformasi plastis. Hanya saja peninjauannya yang berbeda. Menurut
Tresca, suatu material tepat terdeformasi plastis ketika tegangan gesernya sama
dengan tegangan geser maksimumnya. Sedangkan menurut von Misces, suatu
material tepat terdeformasi plastis ketika energi maksimum yang bekerja pada benda
sama dengan energi distorsi maksimumnya. Dari pengertian dan kurva yang diperoleh
kita ketahui bahwa kurva yang akan menggambarkan lebih dahulu suatu material
terdeformasi plastis adalah kurva von Misces. Hal ini disebabkan karena von Misces
meninjau dari tiga energi yang bekerja pada benda tersebut sedangkan Tresca hanya
meninjau dari tegangan pada bendanya.
Setelah kita mendapatkan kurva alir (flow curve) melalui metode Tresca dan
Von Misces kita dapat menentukan koefisien tegangan dan koefisien strain hardening
material uji dengan membuatnya kedalam persamaan logaritma natural. Dari
perhitungan yang telah dilakukan, diperoleh nilai koefisien tegangan dan koefisien
strain hardening yang sedikit berbeda dengan data literatur. Hal ini bisa disebabkan
karena adanya perubahan ukuran geometri (panjang dan diameter) akibat gaya yang
bekerja tidak murni gaya puntir saja. Selain itu sulitnya membuat gradien tegangan
dan regangan gesernya membuat kurva yang didapat kurang tepat.
Uji puntir pada suatu spesimen dilakukan untuk menentukan elastisitas suatu material. Specimen yang digunakan pada pengujian puntir adalah batang dengan penampang lingkaran karena bentuk penampang ini sederhana sehingga mudah diukur. Spesimen tersebut hanya dikenai beban puntiran pada salah satu ujungnya karena dua pembebanan akan memberikan ketidakkonstanan sudut puntir yang diperoleh dari pengukuran.
| PENGUJIAN PUNTIR 6
KELOMPOK 3
Gambar 1. Batang Silindris dengan Beban Puntiran
Rumus tegangan dan regangan geser untuk batang padat :
τ = T cIp
𝛾 = θrL
Sedangkan Momen Inersia (J) pada keadaan maksimum silinder adalah :
Ip = 1
32π D4
Pengukuran yang dilakukan pada uji puntir adalh momen puntir dan sudut puntir. Pengukuran ini kemudian dikonversikan menjadi sebuah grafik momen puntir terhadap sudut puntir (dalam putaran).
2. DIAGRAM TEGANGAN-REGANGAN
Kekuatan bahan bukanlah kriteria satu-satunya yang harus diperhitungkan
dalam perencanaan struktur. Kekakuan bahan selalu sama pentingnya. Dengan derajat
lebih kecil, sifat seperti kekerasan, ketangguhan, dan keliatan menetapkan pemilihan
bahan sifat ini ditetapkan dengan membuat pengujian bahan dan membandingkan
hasilnya dengan standar yang telah ada.
Gaya luar (eksternal) yang diberikan pada suatu benda harus diimbangi oleh
gaya penentang yang ada di dalam bahan. Bahan yang mempunyai gaya internal tadi
dikatakan berada dalam keadaan tegang. Untuk lebih mengerti hakekat gaya internal
ini, marilah kita perhatikan apa yang terjadi bila suatu benda diberi beban. Mula-mula
harus ditegaskan bahwa dalam praktek, semua beban bekerja sedikit demi sedikit.
| PENGUJIAN PUNTIR 7
KELOMPOK 3
Proses pembebanan ini dapat diselesaikan dalam selang waktu yang sangat singkat,
namun tak akan pernah sesaat.
Bila gaya dikenakan pada suatu benda, maka bentuk benda akan berubah dan
molekul-molekulnya bergeser sedikit dari posisi awalnya. Pergeseran ini
mengakibatkan timbulnya gaya-gaya antar molekul, yang tergabung untuk menentang
gaya yang ditimbulkan oleh beban tadi. Bila beban bertambah, perubahan bentuk
benda makin besar dan gaya-gaya antar molekul juga bertambah sampai pembebanan
mencapai harga akhirnya.
Gaya-gaya di dalam benda mengadakan reaksi yang sama dan berlawanan,
sehingga keadaan setimbang tercapai. Bahan sekarang dalam keadaan tegang dan
terenggang. Dapat dilihat nanti bahwa kedua keadaan ini pasti berhubungan, tegangan
dalam bahan harus didampingi regangan dan sebaliknya. Untuk menyederhanakan
perhitungan, seringkali lebih mudah bila diperhatikan ‘benda tegar’, namun ini hanya
merupakan suatu konsep; karena ada bahan yang tegar sempurna, dan tidak ada benda
nyata yang dapat menahan beban,tanpa sebelumnya mengalami perubahan bentuk.
Bila benda berbeban yang disebutkan diatas dibagi menjadi dua oleh suatu
bidang khayal, maka tiap bagian harus berada dalam keadaan setimbang karena
pengaruh gaya luar yang bekerja padanya dan gaya-gaya internal (yaitu gaya antar
molekul) yang bekerja pada bidang khayal ini. Intensitas tegangan (untuk mudahnya
biasanya disebut ‘tegangan’) di suatu titik pada bidang, didefinisikan sebagai gaya
internal per satuan luas.
Tegangan dibedakan menjadi dua jenis. Bila gaya internal tegak lurus pada
bidang yang diamati, maka didapat tegangan normal atau langsung, dan sesuai dengan
arah gaya, dapat bersifat tarik (tensile) atau mampat (compressive). Bila gaya internal
sejajar dengan bidang yang diamati, didapat tegangan tangensial atau geser.
Seringkali resultan gaya pada elemen luasan membentuk sudut dengan bidang
luasnya. Dalam keadaan semacam itu, gaya tersebut diuraikan menjadi komponen
normal dan tangensial, serta menghasilkan kombinasi tegangan-tegangan normal
geser.
Perubahan bentuk benda yang terjadi pada keadaan tegang disebut regangan.
Ada dua macam regangan. Bahan dapat membesar atau mengecil dan menghasilkan
regangan normal; atau lapisan-lapisan bahan dapat bergeser yang satu terhadap yang
lain dan menghasilkan regangan geser. Untuk batang dalam keadaan tarik atau
| PENGUJIAN PUNTIR 8
KELOMPOK 3
komprensi sederhana, akibat yang paling jelas terlihat adalah perubahan panjang
batang, yaitu regangan normal. Intensitas regangan (biasanya disebut ‘regangan’ saja)
untuk regangan normal, didefinisikan sebagai perbandingan perubahan ukuran
terhadap ukuran semula.
Gambar 2. Diagram Tegangan-Regangan
3. TEGANGAN
Kekuatan bahan bukanlah kriteria satu- satunya yang harus diperhitungkan
dalam perencanaan struktur. Kekakuan bahan selalu sama pentingnya. Dengan derajat
lebih kecil, sifat seperti kekerasan, ketangguhan, dan keliatan menetapkan pemilihan
bahan sifat ini ditetapkan dengan membuat pengujian bahan dan membandingkan
hasilnya dengan standar yang telah ada.
Gaya luar (eksternal) yang diberikan pada suatu benda harus diimbangi oleh
gaya penentang yang ada di dalam bahan. Bahan yang mempunyai gaya internal tadi
dikatakan berada dalam keadaan tegang. Untuk lebih mengerti hakekat gaya internal
ini, marilah kita perhatikan apa yang terjadi bila suatu benda diberi beban. Mula-mula
harus ditegaskan bahwa dalam praktek, semua beban bekerja sedikit demi sedikit.
Proses pembebanan ini dapat diselesaikan dalam selang waktu yang sangat singkat,