Pendahuluan

Dalam bidang teknik, bahan terkena berbagai jenis beban. Beban yang dapat dialami oleh material dapat didaftarkan sebagai tarik, kompresi, tekukan, geseran, atau puntiran. Pada saat yang sama, beban-beban ini dapat berbeda secara statis atau dinamis. Material mungkin harus menahan satu atau lebih dari beban-beban ini pada saat yang bersamaan. Dalam hal ini, perlu diketahui material mana yang akan digunakan dalam kondisi apa. Untuk mengelompokkan material, reaksinya di bawah beban tertentu diamati dengan pengujian, dan dengan demikian sifat mekanik material terungkap.

Kita bisa memisahkan pengujian untuk mendapatkan sifat elastisitas menjadi statis dan dinamis. Agar pengujian menjadi statis, gaya harus diterapkan pada frekuensi maksimum 1 Hz, pada frekuensi yang konstan dan hanya sekali. Dalam hal ini, tegangannya konstan dan rasio pemanjangannya kurang dari 0,25 pada uji statis. Pengujian dinamis digunakan untuk jenis beban ini karena pengujian statis tidak dapat membentuk model yang memadai untuk beban yang berubah secara tiba-tiba. Dalam pengujian dinamis, beban bervariasi dan deformasi sinusoidal diterapkan pada sampel. Pengujian ini juga dapat dilakukan pada suhu tinggi atau rendah. Sebagai hasil dari pengujian dinamis, informasi kekerasan dan redaman diperoleh. Kita dapat memeriksa uji fatik sebagai sub-cabang dari uji dinamis. Beban diterapkan secara siklis. Pengujian ini dilakukan dengan siklus tarik-tarik, kompresi-kompresi, atau kompresi-balik. Sebagai hasil dari uji fatik, umur material dapat ditentukan. Kekuatan fatik dan ketahanan retak juga ditentukan dengan uji fatik.

 

Uji Tarik

Pengujian tarik adalah salah satu pengujian yang paling umum dilakukan di bidang teknik untuk menentukan sifat kekuatan material. Hal ini dilakukan untuk menentukan sifat mekanis bahan isotropik. Pengujian ini pada dasarnya didasarkan pada penerapan gaya tarik pada spesimen dari permukaan yang berlawanan dengan arah yang sama, dan memantau tegangan pada material hingga material tersebut putus. Sebagai hasil dari uji tarik, kekuatan luluh, kekuatan tarik maksimum, keuletan, modulus Young, modulus geser, dan rasio Poisson dari material dapat diperoleh.

Kurva Tegangan - Regangan

Kurva Tegangan dan Regangan

Tegangan tarik nominal yang diterapkan pada material selama pengujian adalah sebagai berikut:

Di mana F adalah gaya tarik dan A_0 adalah luas penampang di bawah tegangan. Dan regangan didefinisikan sebagai;

Di mana L_0 adalah panjang awal spesimen dan Δ_L adalah perpanjangan material setelah pengujian.

Dengan nilai yang diperoleh dari pengujian, kurva tegangan-regangan diperoleh. Kurva ini mengungkapkan titik putus material, kekuatan luluh, kekuatan tarik maksimum, dan kondisi kerapuhan-daktilitas. Manfaat lainnya adalah memberikan informasi tanpa memperhatikan dimensi material.

Diagram di atas menunjukkan kurva tegangan-regangan dari bahan yang rapuh.

Untuk sebagian besar kurva, bagian awal adalah linier. Nilai kekuatan luluh diperoleh pada kurva ketika kurva yang sejajar dengan kemiringan kurva ditarik dari titik di mana perpanjangan dalam kurva tegangan-regangan adalah 0,2%. Kita dapat menentukan tegangan maksimum yang dapat ditahan oleh suatu bahan tanpa kerusakan permanen dengan menggunakan kekuatan luluhnya. Sampai pada titik ini, benda tersebut berada di wilayah elastis. Setelah itu, material memasuki daerah plastis, di mana gaya yang diberikan padanya menyebabkan kerusakan permanen.

Tekanan Hasil

Kemiringan garis imajiner yang kita tarik untuk menemukan kekuatan luluh memberikan kita modulus Young, yang merupakan properti material yang penting. Modulus Young diperoleh dengan:

Persamaan berikut ini menunjukkan rasio Poisson, yang merupakan negatif dari rasio perpindahan horizontal terhadap perpindahan vertikal:

Tes

Sebagian besar tampilan penampang melintang dari spesimen yang digunakan dalam uji tarik ditunjukkan pada gambar. Sampel dapat dibentuk sebagai lembaran atau silinder.

Jenis penjepitan yang berbeda dapat digunakan, tergantung pada berbagai bahan dan tingkat sensitivitas pengukuran. Tiap metode penjepitan memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing.

Uji Kompresi

Uji kompresi menunjukkan bagaimana material berperilaku ketika dikompresi atau dihancurkan. Uji ini biasanya berlangsung hingga bahan tersebut rusak atau hingga batas yang telah ditentukan. Beban yang dapat ditahan oleh bahan sebelum robek dan tingkat degradasinya hingga titik ini dihitung. Untuk menguji suatu bahan, bahan tersebut sering kali dipanaskan atau didinginkan dan dikenai berbagai arah gaya tekan. Namun demikian, pengujian dapat dilakukan dengan pengaturan yang bervariasi.

Material dengan kekuatan tarik tinggi umumnya memiliki kekuatan tekan yang rendah. Untuk alasan ini, bahan-bahan ini diperiksa dengan pengujian kompresi. Material yang paling banyak dilakukan uji kompresi umumnya adalah material yang rapuh, misalnya komposit, beton, kayu, logam, dan material batu bata; polimer, plastik, dan busa.

Kurva gaya-regangan diperoleh sebagai hasil uji kompresi. Gaya kemudian dikonversi menjadi tegangan untuk membuat kurva tegangan-regangan. Kurva ini sangat mirip dengan kurva tegangan-regangan pada uji tarik. Hanya saja, sumbu-sumbunya mengarah ke arah yang menunjukkan pemendekan.

Tegangan Kompresi - Deformasi Kompresi %

Perhitungan dalam uji tarik juga berlaku untuk uji kompresi. tegangan tekan dinyatakan sebagai;

Menghancurkan

Penghancuran digunakan untuk menyatakan seberapa banyak material yang dipendekkan selama pengujian.

Ekspresikan penghancuran.

Pembengkakan

Pembengkakan adalah pertumbuhan pada penampang melintang material yang sedang diuji. Bahan yang ulet lebih rentan terhadap pembengkakan. Hal ini diformalkan oleh:

Tes

Bahan yang rapuh biasanya menjadi subjek uji kompresi. Karakteristik kompresi busa kaku disediakan oleh ISO 844 sebagai contoh dari standar. Nilai dan bentuk luas penampang, nilai suhu-kelembaban, dan hasil sampel yang diantisipasi dinyatakan dalam standar ini. Dalam kPa, tekanan dinyatakan.

Nilai elastisitas kompresi dalam standar adalah sebagai berikut:

Di sini, σ_e, adalah gaya pada ujung daerah elastis konvensional, h_0 adalah ketebalan awal material, dan x_e adalah jalur yang diambil oleh gaya yang menghasilkan tegangan.

Berikut ini adalah beberapa standar yang dikembangkan untuk uji kompresi:

ASTM D575-91 - Metode Uji Standar Untuk Sifat Karet Dalam Kompresi

ASTM E9-19 - Metode Uji Standar Pengujian Kompresi Bahan Logam Pada Suhu Kamar

TS EN ISO 14126 - Komposit plastik yang diperkuat serat - Penentuan sifat tekan dalam arah dalam bidang

 

Deskripsi Teknik

Evaluasi perilaku mekanis sampel dalam kondisi tegangan dan kompresi dapat dilakukan untuk memberikan data properti material dasar yang sangat penting untuk desain komponen dan penilaian kinerja layanan. Persyaratan untuk nilai kekuatan tarik dan kompresi serta metode untuk menguji sifat-sifat ini ditentukan dalam berbagai standar untuk berbagai macam bahan. Pengujian dapat dilakukan pada sampel material mesin atau pada model ukuran penuh atau skala dari komponen yang sebenarnya. Pengujian ini biasanya dilakukan dengan menggunakan instrumen pengujian mekanis universal.

Uji tarik adalah metode untuk menentukan perilaku material di bawah pembebanan tarik aksial. Pengujian dilakukan dengan memasang spesimen ke dalam alat uji dan kemudian menerapkan gaya pada spesimen dengan memisahkan kepala bab mesin uji. Kecepatan kepala bab dapat divariasikan untuk mengontrol laju regangan pada benda uji. Data dari pengujian digunakan untuk menentukan kekuatan tarik, kekuatan luluh, dan modulus elastisitas. Pengukuran dimensi spesimen setelah pengujian juga memberikan pengurangan luas dan nilai perpanjangan untuk mengkarakterisasi keuletan material. Uji tarik dapat dilakukan pada banyak bahan, termasuk logam, plastik, serat, perekat, dan karet. Pengujian dapat dilakukan pada suhu sub-ambient dan suhu tinggi.

Uji kompresi adalah metode untuk menentukan perilaku material di bawah beban tekan. Uji kompresi dilakukan dengan membebani benda uji di antara dua pelat, dan kemudian menerapkan gaya pada benda uji dengan menggerakkan kepala bab secara bersamaan. Selama pengujian, spesimen dikompresi, dan deformasi versus beban yang diberikan dicatat. Uji kompresi digunakan untuk menentukan batas elastis, batas proporsional, titik luluh, kekuatan luluh, dan (untuk beberapa material) kekuatan tekan.

 

Informasi Analitis

Kekuatan Tekan - Kekuatan tekan adalah tegangan tekan maksimum yang mampu ditahan oleh suatu material tanpa patah. Material yang rapuh akan patah selama pengujian dan memiliki nilai kekuatan tekan yang pasti. Kekuatan tekan bahan ulet ditentukan oleh tingkat distorsi selama pengujian.

Batas Elastis - Batas elastis adalah tegangan maksimum yang dapat dipertahankan oleh suatu bahan tanpa deformasi permanen setelah tegangan tersebut dihilangkan.

Perpanjangan - Perpanjangan adalah jumlah perpanjangan permanen dari spesimen yang telah dipatahkan dalam uji tarik.

Modul Elastisitas - Modulus elastisitas adalah rasio tegangan (di bawah batas proporsional) terhadap regangan, yaitu kemiringan kurva tegangan-regangan. Hal ini dianggap sebagai ukuran kekakuan atau kekakuan logam.

Batas Proporsional - Batas proporsional adalah jumlah tegangan terbesar yang dapat dicapai oleh suatu bahan tanpa menyimpang dari hubungan linier kurva tegangan-regangan, yaitu tanpa mengembangkan deformasi plastis.

Pengurangan Area - Pengurangan area adalah perbedaan antara luas penampang asli dari spesimen tarik dan area terkecil pada patahan setelah pengujian.

Saring - Regangan adalah jumlah perubahan dalam ukuran atau bentuk suatu bahan akibat gaya.

Titik Hasil - Titik leleh adalah tegangan dalam suatu material (biasanya kurang dari tegangan maksimum yang dapat dicapai) di mana peningkatan regangan terjadi tanpa peningkatan tegangan. Hanya logam tertentu yang memiliki titik leleh.

Kekuatan Hasil - Kekuatan luluh adalah tegangan di mana suatu bahan menunjukkan deviasi tertentu dari hubungan tegangan-regangan linier. Offset 0,2% sering digunakan untuk logam.

Kekuatan Tarik Tertinggi - Kekuatan tarik ultimit, atau UTS, adalah tegangan tarik maksimum yang dapat ditahan oleh suatu material tanpa patah. Hal ini dihitung dengan membagi beban maksimum yang diterapkan selama uji tarik dengan luas penampang asli sampel.

 

Aplikasi Khas

Tarik dan kompresi sifat-sifat bahan baku untuk dibandingkan dengan spesifikasi produk

Mendapatkan data properti material untuk pemodelan elemen hingga atau desain produk lainnya untuk perilaku mekanis dan kinerja layanan yang diinginkan

Simulasi kinerja mekanis komponen dalam layanan

 

Persyaratan Sampel

Uji tarik standar pada logam dan plastik dilakukan pada spesimen uji yang disiapkan secara khusus. Spesimen ini dapat berupa sampel silinder mesin atau sampel pelat datar (dogbone). Sampel uji harus memiliki rasio panjang dan lebar atau diameter tertentu di area uji (gage) untuk menghasilkan hasil yang dapat diulang dan sesuai dengan standar metode pengujian persyaratan. Produk tubular, serat, dan kabel dapat diuji tarik dengan ukuran penuh menggunakan perlengkapan khusus yang mendorong pencengkeraman dan lokasi kegagalan yang optimal.

Spesimen yang paling umum digunakan untuk pengujian kompresi adalah silinder bundar kanan dengan ujung datar. Bentuk lain dapat digunakan, namun memerlukan perlengkapan khusus untuk menghindari tekukan. Konfigurasi khusus untuk pengujian komponen atau simulasi servis tergantung pada mesin uji spesifik yang akan digunakan.

Perbedaan antara Alat Uji Tarik dan Alat Uji Kompresi

Dalam kasus uji tarik, mesin uji memberikan beban tegangan atau gaya yang menarik sampel uji tarik terpisah. Dalam kasus pengujian tarik plastik, sampel uji ditarik terpisah untuk mengukur kekuatan tarik dan sifat-sifat lain termasuk kekakuan dan kekuatan luluh. Ada beberapa standar industri umum yang menyediakan metode uji tarik plastik yang telah disepakati. ASTM D638 dan ISO 527-2 memiliki geometri dan dimensi sampel uji standar yang serupa namun berbeda. Pengujian ini memerlukan pegangan tarik yang diharapkan dapat memegang sampel dan menyesuaikannya saat sampel menipis selama proses pengujian. Aksesori ini berbeda dengan perlengkapan kompresi. 

Dalam uji kompresi, mesin uji memberikan beban atau gaya dorong atau tekan untuk memampatkan sampel uji hingga pecah atau melemas. Uji kompresi dari bahan busa struktural polimer dicakup oleh ASTM D1621 yang menentukan jenis pelat kompresi dan deflektor yang digunakan. Sampel uji ditempatkan di antara pelat uji kompresi hingga struktur sel gagal atau pecah.

Mesin uji universal dapat melakukan salah satu atau kedua uji tegangan dan kompresi. Kepala bab dapat digunakan untuk menarik atau mengompresi sampel uji yang terletak di antara pelat dasar dan kepala yang bergerak.

Perlengkapan uji tarik, atau grip, dan sensor regangan (dikenal sebagai ekstensometer), tidak dapat melakukan uji kompresi. Genggaman tarik juga secara khusus disesuaikan dengan penutup yang mencakup geometri dan dimensi spesimen uji yang tepat. Pelat uji kompresi dan deflektor juga hanya mampu melakukan uji kompresi, sehingga kedua set aksesori diperlukan dalam kasus ini.

 

Jika Anda ingin informasi lebih lanjut tentang produk ini, jangan ragu untuk menghubungi kami.