Laporan Praktikum

Laboratorium Teknik Material 1

Modul D Uji Bending

Oleh :

Nama : Suselo Suluhito

NIM : 13108095

Kelompok : 9

Anggota (NIM) : Jonathan RMS (13108057)

Isra Hadi (13108059)

Alfian Sulthoni (13108061)

Andi Mochammad AIM (13108067)

Edo Prawiratama (13108074)

Tony Kosasih (13108094)

Suselo Suluhito (13108095)

Tanggal Praktikum : 27 April 2010

Nama Asisten (NIM) : Jati (13707 )

Tanggal Pengesahan : 1 Mei 2010

Laboratorium Metalurgi

Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara

Institut Teknologi Bandung

2010

BAB I

PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Banyak struktur dan mesin memiliki komponen yang harus menahan beban yang

menyebabkan bending (tekukan). Setelah proses bending terjadi biasanya diikuti oleh

direct stress, transverse shear, dan torsional shear. Pada percobaan kali ini, akan dilihat

sifat material yang mengalami bending akibat pembebanan 3 sumbu (3 aksial stress).

2. Tujuan Praktikum

1) Menentukan kekuatan lentur (flexural strength) material

2) Menentukan modulus elastisitas material

3) Mengetahui distribusi tegangan ketika terjadi pembebanan.

BAB II

TEORI DASAR

Kekakuan adalah ketahanan suatu material terhadap deformasi elastis. Modulus

elastisitas (E) adalah harga kekakuan suatu material pada daerah elastis. Modulus

elastis juga berarti perbandingan tegangan dengan regangan pada daerah elastis.

Material yang lentur (tidak kaku) adalah material yang dapat mengalami regangan

bila diberi tegangan atau beban tertentu. Tegangan atau beban yang diberikan pada

specimen uji (ST 37) haruslah dibawah harga beban maksimum agar specimen tidak

mengalami deformasi plastis. Pada praktikum uji bending kali ini metode yang dipakai

adalah three point bending.

Gambar distribusi tegangan:

Three Point Bending Four Point Bending

P 2/3L P

½ L 1/3 LRax Rax

MRay A B A B

Rby Ray Rby

Diagram Gaya Geser1/2P

P

-1/2P 1/3 L½ L L - P 2/3 L

Diagram Momen Lentur½ P L 1/3PL

½ Px -1/2 Px + 1/2 PL Px P(l-x)

½ L L 1/3 L 2/3 L L

Diagram momen lentur yang terjadi di setiap penampang melintang dan diagram

gaya geser transversal ditunjukkan pada gambar di atas.

Pada pembebanan di daerah elastis, momen lentur tersebut menyebabkan

timbulnya tegangan pada penampang melintang sebesar :

σ = .(1)

dimana σ = tegangan normal

M B = momen lentur di penampang melintang yang ditinjau

C = jarak dari sumbu netral ke elemen yang ditinjau

I = momen inersia penampang

Untuk spesimen yang mempunyai penampang segi empat maka tegangan

normal maksimum pada penampang adalah := ( )( ) (2)

dengan P = beban yang bekerja

L = panjang specimen b =

lebar specimen

h = tebal specimen

Defleksi pada daerah elastis pada penampang adalah :3 = 48

(3)

(3)dengan δ = defleksi

P = beban yang bekerja

L = panjang specimen

E = modulus elastisitas bahan specimen

I = modulus inersia penampang

Pada praktikum akan diperoleh kurva P (tegangan) terhadap δ (defleksi). Gradien

atau tan θ dihitung dengan regresi linear.

P

α

δ

Dengan menggunakan Persamman (3). Didapat persamaan Modulus Elastisitassebagai berikut:

= tan48(4)

BAB III

DATA PERCOBAAN

A. DATA PERCOBAAN

1. Material : Baja ST 37

2. Kekuatan Lentur Material :

3. Dimensi Spesimen

a. Panjang(l) : 304 mm

b. Lebar(b) : 19.40 mm

c. Tebal(h) :19.15 mm

4. Jarak Tumpuan : 152 mm

5. Laju Pembebanan : 10 kg/menit

6. Beban Maksimum daerah elastic : 7000 kg

Beban Δ0 0

1000 0.052000 0.0853000 0.134000 0.1655000 0.26000 0.237000 0.275

PENGOLAHAN DATA

Dari data yang tertera di table percobaan. Di dapat kurva grafik linier sebagai berikut:

Dari table tersebut didapat hubungan:

= = 26122Dengan persamaan defleksi, maka kita mendapatkan nilai modulus elastisitas sebagai berikut:

= 48= 152 ∗ 2612248 ∗Dengan persamaan inersia penampang:

= ℎ12= 19.40 ∗ 19.1512= 11353.423Maka Modulus Elastisitas specimen adalah:

y = 26122x - 206.05

-1000

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

kurva P-δ

kurva uji bending

Linear (kurva ujibending)

Linear (kurva ujibending)

P(N)

= 168,332.95 MPa= 168.332 GPaUntuk menapatkan kekuatan lentur material, maka kita gunakan persamaan:

= 4 ℎ2ℎ12= 32500 ∗ 1524 19.15219.40 ∗ 19.1512= 1,0415.54= 1.041

BAB IV

ANALISIS

Uji bending dapat dilakukan pada benda yang dapat mengalami deformasi plastis dandeformasi elastis. Pengujian dilakukan dengan memberikan pembebanan pada specimen hinggapatah. Namun dalam percobaan kali ini specimen hanya mengalami deformasi plastis dan tidakpatah.

Modulus Elastisitas dapat specimen ST-37 dapat dicari melalui pengujian ini.Persamaan yang dipakai untuk mencari Modulus Elastisitas specimen adalah menggunakanpersamaan (3) sehingga didapat nilai Modulus Elastisitas sebesar 168,332 GPa.

Nilai kekuatan lentur specimen yang didapat adalah sebesar 1.041 GPa. Nilai tersebutbergantung pada presentase carbon pada specimen dan kehomogenan atom pada specimen.

Nilai Modulus Elastisitas tersebut berbeda dengan nilai Modulus Elastisitas literatureyaitu sebesar 207 GPa. Hal ini disebabkan oleh beberapa factor, yaitu:

1. Cara pengujian yang dipakai three bending point sehingga nilai keakuratanya tidaktelalu baik

2. Nilai toleransi ukuran specimen yang cukup besar sehingga nilai keakuratannya ikutberkurang.

3. Kondisi specimen yang sedikit berkarat dan tidak rata pada permukaan sehinggamengganggu nilai defleksi yang di dapat.

4. Penempatan posisi pembebanan yang tidak tepat di tengah menyebabkan pengujiantidak berlangsung ideal

5. Alat pengujian yang belum dikalibrasi sehingga nilai keakuratannya cukup rendah.

6. Toleransi kesalahan pembacaan nilai defleksi oleh praktikan yang menyebabkan nilaidefleksi tidak terlalu akurat

7. Pembulatan tiga angka dibelakang koma yang dilakukan pada pengolahan datamenyebakan perbedaan nilai Modulus Elastisitasnya

8. Kandungan specimen yang tidak homogen sehingga tidak sesuai standar

9. Kondisi Lab ketika pengujian yang tidak berbeda dengan kondisi Lab pada temperature.

Specimen ST 37 tidak mengalami patahan ketika diberi beban yang cukup besar. Hal inimenunjukkan specimen tersebut adalah specimen yang ulet.

Harga kekerasan material pada specimen sebelum diuji adalah sebesar 42.6 HRa.Sedangkan harga kekerasan setelah diuji adalah sebesar 55 HRa. Pengerasan specimen tersebutdiakibatkan oleh strain hardening pada specimen ketika specimen tersebut mengalamideformasi plastis. Ketika specimen mengalami deformasi plastis, atom-atom tersebut menjadilebih lonjong dan jarak antar atomnya lebih rapat sehingga harga kekerasannya meningkat.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

KESIMPULAN

1. Pengujian bending dapat dilakukan pada specimen yang dapat mengalami deformasi

plastis dan deformasi elastic seperti specimen ST 37

2. Pengujian bending dapat menentukan nilai Modulus Elastisitas dan kekuatan lentur

material

3. Modulus Elastisitas pada specimen yang telah diuji adalah sebesar 168.332 GPa

4. Kekuatan lentur specimen yang telah diuji adalah sebesar 1.041 GPa

5. Factor-faktor yang mempengaruhi perbedaan nilai Modulus Elastisitasnya adalah cara

pengujian, ukuran dan kondisi specimen, ketepatan pembebanan, kalibrasi alat, keslahan

pembacaan, pembulatan angka, kandungan specimen, dan kondisi Lab.

6. Nilai kekuatan lentur specimen dipengaruhi oleh kandungan karbon didalam specimen.

SARAN

Ketika melakukan pengujian hendaknya kesalah pembacaan, pembulatan angka, dan

pengukuran dikurangi agar nilai Modulus Elastistas dan kekuatan lenturnya lebih mendekati

literature.

TUGAS SETELAH PRAKTIKUM

1. Kurva beban terhadap defleksi

2. Modulus elastisitas specimen.

Dari table tersebut didapat hubungan:

= = 26122Dengan persamaan defleksi, maka kita mendapatkan nilai modulus elastisitas sebagaiberikut:

= 48= 152 ∗ 2612248 ∗Dengan persamaan inersia penampang:

= ℎ12

y = 26122x - 206.05

-1000

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

kurva P-δ

kurva uji bending

Linear (kurva ujibending)

Linear (kurva ujibending)

P(N)

= 19.40 ∗ 19.1512= 11353.423Maka Modulus Elastisitas specimen adalah:= 168,332.95 MPa= 168.332 GPa3. Harga Modulus Elastisitas yang diperoleh dari literature adalah 207 GPa

4. Nilai Modulus Elastisitas tersebut berbeda dengan nilai Modulus Elastisitasliterature yaitu sebesar 207 GPa. Hal ini disebabkan oleh beberapa factor, yaitu:

Cara pengujian yang dipakai three bending point sehingga nilai keakuratanyatidak telalu baik

Nilai toleransi ukuran specimen yang cukup besar sehingga nilai keakuratannyaikut berkurang.

Kondisi specimen yang sedikit berkarat dan tidak rata pada permukaan sehinggamengganggu nilai defleksi yang di dapat.

Penempatan posisi pembebanan yang tidak tepat di tengah menyebabkanpengujian tidak berlangsung ideal

Alat pengujian yang belum dikalibrasi sehingga nilai keakuratannya cukuprendah.

Toleransi kesalahan pembacaan nilai defleksi oleh praktikan yang menyebabkannilai defleksi tidak terlalu akurat

Pembulatan tiga angka dibelakang koma yang dilakukan pada pengolahan datamenyebakan perbedaan nilai Modulus Elastisitasnya

Kandungan specimen yang tidak homogen sehingga tidak sesuai standar

Kondisi Lab ketika pengujian yang tidak berbeda dengan kondisi Lab padatemperature.

5. Harga kekerasan material pada specimen sebelum diuji adalah sebesar 42.6HRa. Sedangkan harga kekerasan setelah diuji adalah sebesar 55 HRa. Pengerasanspecimen tersebut diakibatkan oleh strain hardening pada specimen ketika specimentersebut mengalami deformasi plastis. Ketika specimen mengalami deformasiplastis, atom-atom tersebut menjadi lebih lonjong dan jarak antar atomnya lebihrapat sehingga harga kekerasannya meningkat.