Perhatikan bahwa pada setiap kasus yang ditunjukkan pada Gambar 4.43, perubahan stres yang disebabkan oleh pelepasan beban bersifat elastis. Hal ini sering membantu dalam memvisualisasikan pengembangan tegangan sisa seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.43 untuk membayangkan kolom gage strain kecil yang terpasang dari atas sampai bagian bawah bagian yang berlekuk. Jika gages ini terpasang saat beban diterapkan ke bar, awalnya mereka akan membaca nol, meskipun tekanan sebenarnya pada penampang melintang adalah seperti yang ditunjukkan pada kolom kiri. Saat beban tarik dilepaskan, semua gages akan mengindikasikan kompresi, seperti ditunjukkan pada kolom tengah gambar. Tegangan tekan rata-rata yang ditunjukkan oleh gages saat muatan benar-benar hilang tentu saja adalah P / A, namun distribusi tegangan tekan ini akan benar-benar elastis, asalkan tidak ada hasil yang terjadi selama pelepasan muatan. Ketentuan ini terpenuhi dalam semua kasus yang ditunjukkan. Bahkan pada Gambar 4.43d, dimana perubahan elastis pada tegangan pada akar takik adalah 2S y (perubahan rata-rata tegangan adalah Sy, dan pada akar takik itu K tSy), tidak ada hasil yang terjadi. Dengan asumsi kekuatan luluh hasil yang sama dalam tarik tarik dan tekan, bahan akar takik beralih dari Sy dalam tarik saat beban diterapkan pada Sy dalam tekan saat beban dilepaskan. (perhatikan persoalan perubahan penampang yang dianolgikan dengan aliran fluida). Kurva gradien tegangan elastis yang terkait dengan berbagai beban dapat diperkirakan secara grafis, seperti yang ditunjukkan oleh garis putus-putus di kolom kiri pada Gambar 4.43. (Perhatikan bahwa dalam setiap kasus kurva burik sesuai dengan tegangan rata-rata yang sama dengan kurva padat, dan bahwa tegangan maksimum yang ditunjukkan pada kurva bertitik adalah dua kali tegangan rata-rata karena Kt = 2.) Setelah kurva bertitik di sketsa, pusat Kurva pelepasan muatan kolom diperoleh dengan hanya mengubah tanda. Setelah prosedur ini dipahami, plot kolom pusat dapat ditiadakan dan kurva tekanan sisa yang diperoleh hanya dengan mengurangkan kurva bertitik dari kurva padat di kolom kiri. Tanpa menentukan bentuk sebenarnya dari kurva distribusi tegangan (yaitu, gradien stres), kurva tegangan sisa yang diperoleh pada Gambar 4.43 merupakan perkiraan. Namun, mereka merefleksikan tegangan residu permukaan yang benar dan bentuk umum dari kurva distribusi tegangan sisa, dan ini biasanya merupakan masalah yang diminati. Harus diingat pula, bahwa perkembangan kurva tegangan sisa ini didasarkan pada asumsi bahwa material sesuai dengan kurva tegangan-regangan ideal pada Gambar 4.42e. Untuk alasan ini juga, kurva tegangan sisa pada Gambar 4.43 tidak dapat lebih baik daripada perkiraan yang baik. Tegangan Sisa Disebabkan oleh Yielding-Bending dan Torsional Loading
Gambar 4.44 mengilustrasikan tegangan sisa yang disebabkan oleh pembengkokan balok persegi panjang yang tidak tertangkap. Angka tersebut menggambarkan kasus spesifik balok berukuran 25 x 50 mm yang terbuat dari baja yang memiliki kurva regangan tegangan ideal dengan Sy = 300 MPa. Momen lentur yang tidak diketahui diketahui M1 menghasilkan distribusi tegangan yang ditunjukkan pada Gambar 4.44a, dengan menghasilkan kedalaman 10 mm. Mari kita tentukan dulu besarnya momen M 1. Jika pola tegangan terdistribusi diganti dengan gaya terkonsentrasi F1 dan F2 pada centroid masingmasing dari segi empat dan segitiga dari pola, M1 sama dengan jumlah pasangan yang dihasilkan oleh F 1
dan F2. Besarnya F1 sama dengan produk tegangan rata-rata (300 MPa) kali area dimana ia bertindak (10 mm x 25 mm). Demikian pula, F2 sama dengan tegangan rata-rata 150 MPa kali dengan luas 15 mm x 25 mm. Saat lengan pasangan masing-masing 40 mm dan 20 mm. Karenanya,
Selanjutnya, mari kita tentukan sisa tegangan yang tersisa setelah momen M 1 ini dihapus. Tegangan elastis berubah saat M 1 dilepaskan
Distribusi tegangan elastis saat beban dilepaskan ditunjukkan pada plot tengah Gambar 4.44b. Hal ini, yang ditambahkan pada tegangan beban, memberi pola tegangan sisa yang ditunjukkan di sisi kanan gambar.
Garis putus-putus yang diplot pada diagram tegangan beban pada Gambar 4.44b adalah negatif dari tegangan pemutus beban. Karena pola utuh dan putus-putus pada diagram ini sesuai dengan nilai momen lentur yang sama, kita dapat mengamati hubungan grafis, yang mengindikasikan bahwa momen
pola utuh sama dengan momen pola titik-titik. Kalau dipikir-pikir lagi, fakta ini bisa saja digunakan untuk menggambar pola bertitik dengan cukup akurat tanpa melakukan perhitungan apapun. Perhatikan bagaimana titik pada diagram tegangan beban berfungsi untuk menemukan titik nol dan 62 MPa pada diagram tegangan sisa. Perhatikan bahwa pada titik ini balok agak bengkok. Bagian luar yang dihasilkan oleh beban tidak ingin kembali ke posisi semula, sedangkan bagian tengahnya tidak menghasilkan. Dengan demikian, keseimbangan dari kecenderungan yang berlawanan ini tercapai, dengan pola tegangan sisa yang memenuhi persyaratan keseimbangan ∑ = 0 ∑ = 0 . Kami mengetahui bahwa balok sedikit ditekuk hanya dengan melihat pola tegangan residual. Bagian tengah yang awalnya lurus dan bebas stres belum membuahkan hasil. Ini bisa lagi lurus hanya jika inti pusat bebas dari stre s.
Gambar 4.44c menunjukkan bahwa kondisi bebas hambatan bagian tengah yang diinginkan memerlukan superimposing beban yang menghasilkan tegangan tekan 62 MPa, 10 mm di bawah permukaan. Dengan beban di tempat ini, tegangan total seperti ditunjukkan di sebelah kanan gambar. Karena bagian tengahnya ditekan adalah nol, baloknya benar-benar lurus. Mari kita hitung besarnya momen yang dibutuhkan untuk menahan balok lurus. Sudah diketahui bahwa tegangan permukaan elastis 396 MPa dihubungkan dengan momen 4125 N.m. Dengan proporsi sederhana, tegangan 104 MPa membutuhkan momen 1083 N. m.
Sekarang mari kita tentukan kapasitas momen lentur elastis balok setelah tegangan sisa terbentuk. Gambar 4.44d menunjukkan bahwa momen dalam arah yang sama seperti M1 dapat ditambahkan yang melapisi tegangan permukaan sebesar +396 MPa tanpa luluh. Dari perhitungan sebelumnya, diketahui bahwa stres ini terkait dengan momen 4125 N. m. Refleksi sesaat menunjukkan hal ini. Kesimpulannya jelas: Pelepasan momen asli M1 = 4125 N.m menyebabkan tidak luluh; Oleh karena itu, dapat diterapkan kembali tanpa menghasilkan lebih lanjut. Gambar 4.44e menunjukkan bahwa pada arah yang berlawanan dengan momen asli M1, momen yang memberikan tegangan permukaan 204 MPa adalah
semua yang dapat bertahan secara elastis. Sekali lagi, dengan proporsi sederhana, ini sesuai dengan momen 2125 N.m.
Studi ini menggambarkan sebuah prinsip penting.
Beban berlebihan (Overload) yang menyebabkan luluh menghasilkan tegangan sisa yang menguntungkan bagi beban masa depan ke arah yang sama dan tidak menguntungkan bagi beban masa depan dalam arah yang berlawanan.
Selanjutnya, berdasarkan kurva tegangan-regangan ideal, peningkatan kapasitas beban dalam satu arah sama persis dengan penurunan kapasitas beban pada arah yang berlawanan. Prinsip-prinsip ini juga dapat diilustrasikan untuk pembebanan beban, dengan menggunakan Gambar 4.43. Contoh Gambar 4.44 dapat dilakukan selangkah lebih maju dengan mempertimbangkan momen eksternal yang diperlukan untuk meluruskan balok secara permanen (sehingga bagian tengah bebas stres dan oleh karena itu langsung setelah momen pelurusan dilepaskan), dan pola tegangan sisa yang baru dihasilkan daripadanya. Hal ini dilakukan pada [2]. Batang bulat yang kelebihan beban dalam torsi dapat diobati dengan cara yang sama seperti yang dijelaskan pada contoh sebelumnya untuk batang persegi panjang yang kelebihan beban dalam pembengkokan. Pengenalan konsentrasi stres baik pada lentur maupun torsi tidak memerlukan konsep baru di luar yang disajikan pada bagian ini dan bagian sebelumnya. Pentingnya Tegangan Sisa
Secara umum, tegangan sisa penting dalam situasi di mana konsentrasi tegangan penting. Ini termasuk bahan getas yang melibatkan semua jenis pembebanan, dan pembebanan dinamis (fatigue) dan pembebanan impak pada material ulet yang sama seperti material getas. Untuk pembebanan statis material ulet, luluh setempat tidak berbahaya biasanya dapat terjadi untuk meredakan tegangan tinggi lokal yang dihasilkan oleh salah satu (atau keduanya) konsentrasi tegangan atau tegangan sisa yang disuperposisikan. Sangat mudah untuk mengabaikan tegangan sisa karena tidak melibatkan apa pun yang biasanya membawa mereka ke perhatian indera. Ketika seseorang memegang bagian mesin yang tidak dibongkar, misalnya, biasanya tidak ada cara untuk mengetahui apakah tegangannya nol atau apakah tegangan
residu besar ada. Biasanya tidak ada sarana yang tersedia untuk menentukan tegangan sisa. Namun, perkiraan kualitatif yang masuk akal seringkali dapat dilakukan dengan mempertimbangkan sejarah pembebanan termal dan mekanis dari bagian tersebut, baik selama dan setelah pembuatan. Almen dan Black3 mengutip sebuah contoh menarik yang menunjukkan bahwa tegangan sisa tetap berada di bagian selama panas atau pembebanan eksternal tidak menghilangkannya dengan cara menghasilkannya. Liberty Bell, yang dilemparkan pada 1753, memiliki tegangan tarik residu di permukaan luar karena pengecoran didinginkan paling cepat dari permukaan bagian dalam (prinsip bahwa "yang paling dingin terakhir adalah pada ketegangan residual"). Setelah 75 tahun pelayanan memuaskan, bel retak, mungkin akibat kelelahan akibat tekanan getaran yang disebabkan oleh dering bel. Lubang dibor di ujungnya agar agar retak tidak tumbuh, tapi retakannya kemudian melebar. Almen dan Black mengutip ini sebagai bukti bahwa tegangan sisa masih ada di be l. diterjemahkan dari "Fundamental of Machine Components" by Juvinall 5 ed.
