A. Dasar Teori Kurva SN berasal dari tes pada sampel material yang akan ditandai, di mana tegangan sinusoidal regular diterapkan oleh mesin uji yang juga menghitung jumlah siklus kegagalan. Setiap tes menghasilkan titik pada plot, meskipun dalam beberapa kasus ada runout di mana waktu uji untuk kegagalan melebihi waktu yang tersedia. Ada dua jenis umum tes kelelahan yang bisa dilakukan. Salah satunya adalah tes yang berfokus pada tegangan nominal yang dibutuhkan untuk menyebabkan kegagalan kelelahan pada suatu jumlah siklus. Data hasil tes ini disajikan dalam bentuk grafik S-N yang menampilkan korelasi antara rentang tegangan (stress range), S (MPa atau N/mm2), dan jumlah siklus, N, pembebanan yang mengakibatkan kelelahan (didefinisikan sebagai terjadinya keretakan awal pada sambungan). Grafik diberikan dalam skala log – log. Kurva S-N adalah garis rata-rata sebaran data yang diturunkan dengan pendekatan regresi. Tingkat keyakinan akurasi penentuan kurva S-N dipengaruhi oleh parameter kemiringan (slope) dan intersepsi (intercept) atau posisi kurva di dalam grafik. Kedua parameter mempunyai ketaktentuan (uncertainty). Kombinasi ketaktentuan kedua parameter tersebut menjadikan ketaktentuan total pada kurva S-N. Karena amplitudo beban siklik memiliki efek besar pada kinerja kelelahan, hubungan SN ditentukan untuk satu amplitudo beban tertentu. Amplitudo sebagai nilai rasio R, yang merupakan puncak tegangan minimum dibagi dengan tegangan puncak maksimum. (R = σmin / σmax). R=-1 dan R=0 adalah dua referensi umum. R=-1 disebut kondisi pembalikan penuh (fully reversed) karena Smin sama dengan -Smax; R=0 dimana Smin = 0 disebut tarikan bergetar (pulsating tension) Tegangan amplitudo: σa = (σmax - σmin) / 2 Tegangan rata-rata: σm = (σmax + σmin) / 2 Rasio tegangan: R = σmin / σmax Besarnya tegangan rata-rata yang bekerja akan menentukan terhadap besarnya tegangan amplitudo yang diijinkan untuk mencapai suatu umur lelah tertentu. Bila tegangan rata-rata sama dengan 0 atau rasio tegangan sama dengan 1, maka besarnya tegangan amplitudo yang diijinkan adalah nilai batas lelahnya (Se). Dengan demikian jika tegangan rata-ratanya semakin besar maka tegangan amplitudonya harus diturunkan. Dimana, Se adalah batas lelah (endurance limit), Su adalah kekuatan tarik dan σf adalah tegangan patah sebenarnya (true fracture stress). Perbandingan dari tegangan amplitudo terhadap tegangan rata- rata disebut rasio amplitudo (A= σa/σm), sehingga hubungan antara nilai R dan A yaitu sebagai berikut: jika R=-1, maka A=~ (kondisi fully reversed)kondisi R=-1 (tegangan siklik sama dengan
tegangan amplitudo) jika R=0, maka A=1 (kondisi zero to maximum) jika R=~, maka A=-1 (kondisi zero to minimum) Jika tegangan siklik atau tegangan amplitudo meningkat, maka umur lelah akan semakin menurun, begitu pula dari pengaruh meningkatnya tegangan ratarata, maka akan menyebabkan penurunan umur kelelahan logam.
B. Analisa persebaran data S-N Curve untuk R=-1 dan data gabungan R=0 & R=-1 R = -1 Data hasil uji Fatigue untuk R=-1 R=-1 No 1 2 3 4 5 6 7 8
Specimen No. A-05 A-06 A-11 A-13 A-08 A-09 A-10 A-12
R
DSnom
-1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1
200 200 200 200 200 100 100 100
N 153,750 185,567 185,108 168,610 356,347 1,297,310 1,284,457 1,248,776
Failure yes yes yes yes yes yes yes yes
Failure location left right right right right left right right
Kurva S-N untuk R=-1
Stress Range (S)
1000
100
y = 14008x-0.35
10 1.00E+05
1.00E+06
1.00E+07
Cycle to failure (N)
SN Curve R=-1
Power (SN Curve R=-1)
Pada kurva S-N untuk R=-1, untuk persebaran data yang terlihat adalah distribusi linier. Dengan menggunakan penyelesaian statistika regresi, didapatkan
persamaan garis yang belum linier. Untuk mengetahui persamaan yang linier dapat dengan melakukan perkalian log pada persamaan seperti cara dibawah ini :
Gabungan R = 0 & R = -1 Data hasil uji Fatigue gabungan R = 0 & R = -1 No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Specimen No. A-23 A-03 A-04 A-02 A-17 A-01 A-07 A-41 A-05 A-06 A-11 A-13 A-08 A-09 A-10 A-12
R
DSnom
0 0 0 0 0 0 0 0 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1
200 200 200 200 100 100 100 77 200 200 200 200 200 100 100 100
N 186,188 179,751 177,544 166,501 1,139,055 1,199,370 1,069,049 2,273,995 153,750 185,567 185,108 168,610 356,347 1,297,310 1,284,457 1,248,776
Failure yes yes yes yes yes yes yes yes yes yes yes yes yes yes yes yes
Failure location right left right right left left right left left right right right right left right right
Kurva S-N gabungan R= 0 dan R = -1
SN Curve Gabungan R=0 & R=-1
Stress Range (S)
1000
100
10 1.00E+05
SN CurveGabungan R=0 & R=-1
y = 16727x-0.365 Power (SN CurveGabungan R=0 & R=-1)
1.00E+06 Cycle to failure (N)
1.00E+07
Pada kurva S-N untuk gabungan R=0 & R=-1, untuk persebaran data yang terlihat adalah distribusi linier. Dengan menggunakan penyelesaian statistika regresi, didapatkan persamaan garis yang belum linier. Untuk mengetahui
persamaan yang linier dapat dengan melakukan perkalian log pada persamaan seperti cara dibawah ini :
TUGAS 1 KELELAHAN DAN MEKANIKA KEPECAHAN
Disusun oleh : Nama :
Zulfikar Adytia V
NRP :
4314100017
Departemen Teknik Kelautan Fakultas Teknologi Kelautan Institut Teknologi Sepuluh Nopember 2017
