TUGAS PENGUJIAN KARAKTERISTIK MATERIAL
PENGUJIAN BENDING PENGUJIAN BENDING DENGAN MATERIAL TEMBAGA SILINDER
Disusun Oleh : Ahmad Zainal Arifin
!"# !"# !!
En$$ar Mu$i Pan$es%u
!"# !"# !!#&
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA YOGYAKARTA YOGYAKARTA 2015
Pendahuuan La!a" #ea$an%
Se'a$ian ma%erial (an$ ada 'u)an han(a men$alami 'e'an %ari) a%au %e)an sa*a+ namun ),m'inasi dari )eduan(a- .,m'inasi dari 'e'an %e)an dan %ari) meru/a)an 'e'an 'endin$- Be'an *enis ini %erdiri dari direct stress+ transverse shear + ser%a torsional shear Pen$u*ian un%u) 'e'an 'endin$ a)an menda/a%)an )e)ua%an len%ur dan )e)a)uan dari ma%erial U*i 'endin$ meru/a)an salah sa%u /en$u*ian sifa% me)ani) 'ahan (an$ dila)u)an %erhada/ s/esimen dari 'ahan 'ai) 'ahan (an$ a)an di$una)an se'a$ai ),ns%ru)si a%au ),m/,nen (an$ a)an menerima /em'e'anan 'endin$ mau/un /r,ses /eru'ahan 0 def,rmasi dalam /em'en%u)an- Bendin$ meru/a)an sua%u /r,ses /em'e'anan %erhada/ sua%u 'ahan /ada sua%u %i%i) di%en$ah1%en$ah dari 'ahan (an$ di%ahan dia%as dua %um/uan- Den$an /em'e'anan ini 'ahan a)an men$alami def,rmasi den$an dua 'uah $a(a (an$ 'erla2anan 'e)er*a /ada saa% (an$ 'ersmaan- Gam'ar di'a2ah ini mem/erliha%)an /rila)u 'ahan u*i selama /em'e'anan-
Se'a$aimana /rila)u 'ahan %erhada/ /em'e'anan+ semua 'ahan a)an men$alami /eru'ahan 'en%u) 3def,rmasi4 se5ara 'er%aha/ dari elas%is men*adi /las%is hin$$a a)hirn(a men$alami )erusa)an 3/a%ah4- Dalam /r,ses /em'e'anan 'endin$ dimana dua $a(a 'e)er*a den$an *ara) %er%en%u 3"0L4 ser%a arah (an$ 'erla2anan 'e)er*a se5ara 'eramaan 3liha% 2
$am'ar "!-#4+ ma)a M,men 'endin$ 3M'4 i%u a)an 'e)er*a dan di%ahan ,leh sum'u 'a%an$ %erse'u% a%au se'a$ai m,men %ahanan 'endin$ 36'4- Dalam /r,ses U*i 'endin$ (an$ dila)u)an %erhada/ ma%erial se'a$ai 'ahan %e)ni) memil)i %u*uan /en$u*ian (an$ 'er'eda %er$an%un$ )e'u%uhann(a- Berdasar)an )e/ada )e'u%uhan %erse'u% ma)an U*i 'endin$ di'eda)an men*adi + (a)i%u : a- U*i 'endin$ un%u) men$analisis /em'e'anan dan '- U*i 'endin$ un%u) men$analisis /eru'ahan 'en%u)-
U*i 'endin$ 'e'an ialah U*i 'endin$ (an$ 'er%u*uan un%u) men$e%ahui as/e)1as/e) )emam/uan 'ahan u*i dalam dalam menerima /em'e'anan+ (a)ni : 7
.e)ua%an a%au %e$an$an $eser 3'4
7
Defle)si 3f4 Sudu% (an$ %er'en%u) ,leh len%uran a%au sudu% defle)si dan
7
Elas%isi%as 3E4
Pen$u*ian 'endin$ dila)sana)an un%u) memeri)sa /i/a saluran dan )eu%uhan me)anis dari ma%erial las- Se/er%i %am/a) /ada G'- Pen$u*ian 'endin$ "+ ada dua *enis /en$u*ian 'endin$+ (ai%u: /en$u*ian 'endin$ )endali dan /en$u*ian 'endin$ $ulun$an- Pada %ia/1%ia/ *enis /en$u*ian 'endin$ i%u+ se'uah s/esimen dalam 'en%u) dan u)uran %er%en%u di%e)an sam/ai radius 'a$ian dalam %er%en%u dan sudu% %er%en%u+ )emudian di/eri)sa )ere%a)an dan )erusa)ann(a- Pen$u*ian 'endin$ /ada ri$i1ri$i las dila)u)an un%u) menen%u)an /i/a saluran /ada daerah /emanasan dan menilai )eu%uhan me)anis /ada daerah /en$elasan+ dan serin$)ali di$una)an se'a$ai 'a$ian dari u*i )ualifi)asi *uru las- Ta'el Pen$u*ian 'endin$ " menun*u))an *enis1*enis s/esimen (an$ di$una)an un%u) /en$u*ian 'endin$ dan arah /er5,n%,han dari %ia/1%ia/ s/esimen- Pen$u*ian 'endin$ da/a% di$,l,n$)an men*adi /en$u*ian 'endin$ de/an+ /en$u*ian 'endin$ 'a2ah dan /en$u*ian 'endin$ sisi sesuai den$an arah /em'erian %e)anan /ada s/esimen+ se/er%i %erliha% /ada G'- Pen$u*ian 'endin$
3
Ta&e Pen%u'(an &end(n% 1
G&) Pen%u'(an &end(n% 1
G&) Pen%u'(an &end(n% 2
U*i 'endin$ Pada L,$am 8an$ Di Las Ada dua *enis U*i 'endin$ /ada ma%erial ini (ai%u Trans9ersal Bendin$ dan L,n$i%udinal Bendin$1) T"an*+e"*a #end(n% -
Pada %rans9ersal 'endin$ ini+ /en$am'ilan s/esimen %e$a) lurus den$an arah /en$elasanBerdasar)an arah /em'e'anan dan l,)asi /en$ama%an+ /en$u*ian transversal bending di'a$i men*adi %i$a :
a- Face Bend 3Bendin$ /ada /ermu)aan las4 4
Di)a%a)an Face Bend *i)a 'endin$ dila)u)an sehin$$a /ermu)aan las men$alami %e$an$an %ari) dan dasar las men$alami %e$an$an %e)an 3$am'ar -"4- Pen$ama%an dila)u)an /ada /ermu)aan las (an$ men$alami %e$an$an %ari)- A/a)ah %im'ul re%a) a%au %ida)- Ji)a %im'ul re%a) di mana)ah le%a)n(a+ a/a)ah di 2eld me%al+ ;AZ a%au di fussi,n line 3$aris /er'a%asan 6M dan ;AZ4-
Ga,&a" 5)1 Fa-e #end .ada !"an*+e"*a #end(n%
'- Root Bend 3Bendin$ /ada a)ar las4
Di)a%a)an Rote Bend *i)a 'endin$ dila)u)an sehin$$a a)ar las men$alami %e$an$an %ari)
dan dasar las men$alami %e$an$an %e)an 3$am'ar -4- Pen$ama%an dila)u)an /ada a)ar las (an$ men$alami %e$an$an %ari)+ a/a)ah %im'ul re%a) a%au %ida)- Ji)a %im'ul re%a) dimana)ah le%a)n(a+ a/a)ah di 2eld me%al- ;AZ a%au di fusion line 3$aris /er'a%asan 6M dan ;AZ4
Ga,&a" 5)2 R//! #end .ada !"an*+e"*a #end(n%
5- Side Bend 3 Bendin$ /ada sisi las 4Di)a%a)an Side Bend *i)a 'endin$ dila)u)an sehin$$a sisi las 3$am'ar -#4- Pen$u*ian ini dila)u)an *i)a )e%e'alan ma%erial (an$ di las le'ih 'esar dari #0< in5hi- Pen$ama%an dila)u)an /ada sisi las %erse'u%+ a/a)ah %im'ul re%a) a%au %ida)- Ji)a %im'ul re%a) dimana)ah le%a)n(a+ a/a)ah di 6eld me%al+ ;AZ a%au di fusion line 3$aris /er'a%asan 6M dan ;AZ4-
5
Ga,&a" 5) S(de #end .ada !"an*+e"*a #end(n%
2)
L/n%(!ud(na #end(n%
Pada longitudinal bending ini+ /en$am'ilan s/esimen searah den$an arah /en$elasan 'erdasar)an arah /em'e'anan dan l,)asi /en$ama%an+ /en$u*ian l,n$i%udinal 'endin$ di'a$i men*adi dua : a- Face Bend 3Bendin$ /ada /ermu)aan las4 Di)a%a)an Face Bend *i)a 'endin$ dila)u)an sehin$$a /ermu)aan las men$alami %e$an$an %ari) dan dasar las men$alami %e$an$an %e)an 3$am'ar -=4- Pen$ama%an dila)u)an /ada /ermu)aan las (an$ men$alami %e$an$an %ari)+ a/a)ah %im'ul re%a) a%au %ida)- Ji)a %im'ul re%a) di mana)ah le%a)n(a+ a/a)ah di 6eld me%al+ ;AZ a%au di fusion line 3$aris /er'a%asan 6M dan ;AZ4-
Ga,&a" 5) Fa-e #end .ada /n%(!ud(na #end(n%
'- Root Bend 3Bendin$ /ada a)ar las4 Di)a%a)an Root Bend *i)a 'endin$ dila)u)an sehin$$a a)ar las men$alami %e$an$an %ari) dan dasar las men$alami %e$an$an %e)an 3$am'ar -4- Pen$ama%an dila)u)an /ada a)ar las (an$ men$alami %e$an$an %ari)+ a/a)ah %im'ul re%a) a%au %ida)- Ji)a %im'ul re%a) di mana)ah le%a)n(a+ a/a)ah di 6eld me%al+ ;AZ a%au di fusion line 3$aris /er'a%asan 6M dan ;AZ4-
Ga,&a" 5)5 R//! #and .ada /n%(!ud(na #end(n% METODE PENGUJIAN Aa! dan #ahan
Ala% dan 'ahan (an$ di$una)an dalam /ra)%i)um adalah
:
a4 Ala% Bendin$ 3 se/er%i ala% /ress4 '4 Ban%alan 'er'en%u) > U? 6
54 d4 e4 f4 $4
Grease0 /elumas .a/ur Besi /en5,n$)el Am/las a%au $erinda un%u) men$halus)an 'a$ian (an$ di las # 'ahan /er5,'ahan u*i 'endin$ (an$ meli/u%i : a- Tem'a$a /,%,n$ u)uran ! mm @ "! mm sesuai dari /a'ri) '- Tem'a$a /,%,n$ den$an u)uran sama (an$ %elah di /anas)an /ada %en$ahn(a den$an suhu
Pe"en%$a.an $e*ea,a!an $e"'a
a4 '4 54 d4 e4
6ear/a5) Se/a%u Safe%( .a5ama%a safe%( ;elm Pr,(e) Sarun$ Tan$an
P"/*edu" Ke"'a
"-
Se'elum u*i 'endin$ sia/)an ala% 'endin$+ dan 'an%alan 'endin$ di las /ada 'a$ian
-
'a2ahn(a a$ar )ua%Olesi u*un$ 'an%alan 'an%alan U den$an /elumas 0 $rease+ini 'er%u*uan a$ar saa% 'ahan 0
#-
s/e5imen di u*i a)an li5in sehin$$a ma)simal hasiln(a Le%a))an s/e5imen /ada 'an%alan U+ %e/a%)an sehin$$a %en$ah dari ma%erial /as den$an
=-
ala% 'endin$+ *i)a /erlu %andai %en$ah dari ma%erial den$an )a/ur N(ala)an mesin 'endin$ dan a%ur 'e'an se5ara 'er%aha/ hin$$a ma%erial men$alami
&-
def,rmasiPas%i)an le%a) 'an%alan ala% 'endin$ sesuai /r,sedur /en$u*ian 'endin$Turun)an 'endin$ se5ara /erlahan hin$$a u*un$ /ene)an men$enai ma%erial
-
selan*u%n(a %urun)an ala% 'endin$ se5ara /erlahan a$ar mendesa) s/esimen )e 'a2ah Pen$u*ian dila)u)an hin$$a ma%erial men$alami /eru'ahan 'en%u) sesuai 'en%u) (an$
<-
a)an diin$in)an dari /en$u*ian s/esimen %erse'u% dan ama%i /ermu)aann(aLa)u)an lan$)ah (an$ sama un%u) se%ia/ ma%erial (an$ a)an di u*i-
Pe,&aha*an
Pada /en$u*ian )e)ua%an len%ur dan )e)erasan dila)u)an den$an /em'erian 'e'an /ada ma%erial sehin$$a se5ara 'ersamaan mulai %er'en%u) %e$an$an %ari)+ %e)an+ dan $eserBe'an %erse'u% a)an ma)simum /ada /ermu)aan s/esimen+ ser%a 'ernilai n,l /ada neutral axis1n(a- Se5ara umum /en$u*ian dila)u)an den$an men$$una)an dua %i/e /em'e'anan+
7
(a)ni: 3 point bending dan 4 point bending - Beri)u% ini meru/a)an s)ema /en$u*ian )eduan(a 'eser%a dia$ram $a(a $eser ser%a m,men len%urn(a-
Saa% ma%erial di'eri 'e'an /ada daerah elas%is+ ma)a a)an %im'ul %e$an$an /ada /enam/an$ melin%an$ se'a$ai a)i'a% dari m,men len%urC %e$an$an n,rmal MB m,men len%ur di /enam/an$ melin%an$ (an$ di%in*au 5 *ara) dari neutral axis )e elemen (an$ di%in*au I m,men inersia /enam/an$ Bila s/esimen u*i meru/a)an s/esimen 'er/enam/an$ se$iem/a%+ ma)a %e$an$an n,rmal ma)simum %er*adi saa% MB 3PL0=4 den$an 5 h0 dan I 3'h #0"4Ma)a /ersamaan %e$an$an n,rmal ma)simumn(a: P 'e'an (an$ 'e)er*a L /an*an$ s/esimen ' le'ar s/esimen h %e'al s/esimen Pem'erian 'e'an %erse'u% men$a)i'a%)an defle)si /ada daerah elas%is /enam/an$Persamaan defle)si adalah:
8
Persamaan defle)si %erse'u% da/a% di$una)an un%u) menen%u)an nilai E 3m,dulus elas%isi%as4- .ur9a hasil /en$u*ian menun*u))an nilai P 3'e'an (an$ 'e)er*a4 %erhada/ 3defle)si4:
Ma)a di/er,leh $radien ( A@ F B- Nilai A meru/a)an P0 - Persamaan dim,difi)asi sehin$$a di/er,leh: δ =
PL
48 EI 3
δ P
L =
P δ
3
48 EI 48 I
=
3
E
L
48 I
P
Diasumsi)an (
δ
den$an A
L
3
E m,dulus elas%isi%as 'ahan s/esimen L /an*an$ s/esimen I m,men inersia /enam/an$ .ea)ura%an dari nilai m,dulus elas%isi%as %erse'u% 'er$an%un$ /ada ,rien%asi s/esimen %erhada/ arah /en$er,lan+ 'esar 'u%ir+ %e$an$an sisa+ se*arah re$an$an se'elumn(a+ /ersia/an s/esimen dan dimensin(a+ ,rien%asi 'u%ir %erdef,rmasi %erhada/ arah %e$an$an n,rmal+ ser%a ),ndisi /en$u*ian 3%em/era%ur+ /erala%an+ dan s%andarisasi4ANALISIS DATA Ana(*(*
U*i 'endin$ dila)sana)an den$an /em'erian 'e'an /ada s/esimen 'ai) den$an /rinsi/ 3point bending mau/un 4point bending - Pada 3point bending m,men ma)simum han(a %er'en%u) /ada sa%u %i%i)+ (ai%u /ada %i%i) /em'erian 'e'an u*i- Namun /ada 4point bending + m,men ma)simum %er'en%u) se/an*an$ *ara) an%ara %i%i) /em'e'anan sa%u den$an %i%i) /em'e'anan (an$ lain- Den$an demi)ian /en$u*ian (an$ le'ih 'ai) adalah den$an /rinsi/ 4point bending )arena daerah /en$u*ian le'ih /an*an$ sehin$$a le'ih mudah diama%i9
.e)uran$an dari /rinsi/ 3point bending adalah %i%i) (an$ diu*i defle)sin(a 'elum %en%u meru/a)an %i%i) dimana m,menn(a me)simum- Namun /ada /er5,'aan )ali ini di$una)an /rinsi/ 3point bending -
S/esimen (an$ di$una)an dalam /er5,'aan ini adalah %a'un$ %em'a$a- Se%elah /en$u*ian+ s/esimen mene)u) 3men$alami def,rmasi /las%is4 %an/a ada re%a)an dan %ida) /a%ah- Te'al %a'un$ %em'a$a (an$ di 'eri /ene)anan men$alami /eru'ahan+ dimana %e'al didalam %e)u)an 3daerah %e)anan4 men*adi le'ih $endu% di'andin$ %e'al di luar %e)u)an 3daerah %eri)an4- en,mena %erse'u% dia)i'a%)an )arena sen%r,id s/esimen %urun /ada %i%i) /em'e'anan- Den$an demi)ian+ da/a% disim/ul)an 'ah2a s/esimen u*i 'ersifa% ule%In!e"."e!a*( Da!a
Se'elum mela)u)an /en$u*ian 'endin$+ dila)u)an u*i )e)erasan %erle'ih dahuluDida/a% )e)erasan s/esimen se'elum u*i 'endin$ dan sesudah u*i 'endin$ men$alami /enin$)a%an )e)erasan se%elah /em'erian 'e'an 'endin$- Penin$)a%an %erse'u% dia)i'a%)an ,leh adan(a disl,)asi 'u%ir /ada daerah def,rmasi /las%is+ ser%a adan(a residual s%ress 3%e$an$an dari /em'e'anan 'endin$ %ersera/ se'a$ian ,leh s/esimen4 sehin$$a a)an men(e'a')an ma%erial men$alami s%rain hardenin$ dan )e)erasann(a /un 'er%am'ahDari /er5,'aan dida/a% da%a 'e'an 3N4 dan defle)si 3mm4- Da%a dire$resi sehin$$a di/er,leh nilai %an
ϴ-
Nilai %erse'u% di$una)an un%u) men5ari nilai m,dulus elas%isi%as 3E4
dari s/esimen- Un%u) men5ari nilai m,men inersia di$una)an da%a %e'al s/esimen dan le'ar s/esimen- .emudian )e)ua%an len%ur da/a% dihi%un$ dari da%a *ara) %um/uan+ 'e'an ma)simum+ ser%a nilai m,men inersia (an$ di/er,leh se'elumn(a- M,dulus elas%isi%as han(a 'erla)u /ada daerah elas%isi%as ma%erial-
10
DAFTAR PUSTAKA
allis%er+ 6illiam D- !!#- !aterials and Science Engineering "n Introduction- &%h edi%i,n Ne2 8,r): J,hn 6ile( H S,ns+ In5- /- =<1=!Die%er+ G- E- "<<- !echanical !etallurg#- SI Me%ri5 Edi%i,n- U.: M5 Gra21;ill B,,) , /- #1"&;i''eler+ R- - !""- !echanics of !aterials- <%h edi%i,n- USA: Pears,n Pren%i5e ;all- /- " 1 #-
11
