torsion analysis

14
Ciri Benda berbahan Plastis Bahan plastis memiliki ciri, jika diberi gaya akan mengalami perubahan bentu atau perpindahan posisi, lalu jika gaya dihilangkan benda tidak dapat kembali seperti semula atau kembali keposisi awal. Contoh : Kayu, lumpur Ciri Benda Berbahan Elastis Bahan elastismemiliki ciri,jika diberi gaya akan mengalami perubahan bentuk, dan jika gaya dihilangkan, benda akan kembali seperti semula. Contoh : balon, karet gelang Sumber : http://firmanzy.blogspot.co.id/2015/01/ciri-ciri-benda- berbahan-plastis-dan.html 1. Patah Ulet Patah ulet adalah patah akibat deformasi berlebih, elastis atau plastis, terkoyak atau patah geser (tearing or shear fracture) ciri patah ulet : terjadi penyerapan energi adanya deformasi plastis yang cukup besar di sekitar patahan permukaan patahan nampak kasar ,berserabut (fibrous), dan berwarna kelabu. 2. Patah Getas ciri patah getas: penjalaran retak yang lebih cepat dibanding patah ulet penyerapan energi yang lebih sedikit tidak disertai dengan deformasi plastis permukaan patahan pada komponen yang mengalami patah getas terlihat mengkilap, granular dan relatif rata. Patah getas dapat mengikuti batas butir ataupun memotong butir. Bila bidang patahannya mengikuti batas butir, maka disebut patah getas

Upload: matthew-martinez

Post on 08-Dec-2015

37 views

Category:

Documents


6 download

DESCRIPTION

mechanical engineering

TRANSCRIPT

Page 1: Torsion Analysis

Ciri Benda berbahan PlastisBahan plastis memiliki ciri, jika diberi gaya akan mengalami perubahan bentu atau perpindahan posisi, lalu jika gaya dihilangkan benda tidak dapat kembali seperti semula atau kembali keposisi awal. Contoh : Kayu, lumpurCiri Benda Berbahan ElastisBahan elastismemiliki ciri,jika diberi gaya akan mengalami perubahan bentuk, dan jika gaya dihilangkan, benda akan kembali seperti semula. Contoh : balon, karet gelang

Sumber : http://firmanzy.blogspot.co.id/2015/01/ciri-ciri-benda-berbahan-plastis-dan.html

1. Patah Ulet

Patah ulet adalah patah akibat deformasi berlebih, elastis atau plastis, terkoyak atau patah geser (tearing or shear fracture)

ciri patah ulet :

terjadi penyerapan energi adanya deformasi plastis yang cukup besar di sekitar patahan permukaan patahan nampak kasar ,berserabut (fibrous), dan berwarna kelabu.

2. Patah Getas ciri patah getas:

penjalaran retak yang lebih cepat dibanding patah ulet penyerapan energi yang lebih sedikit tidak disertai dengan deformasi plastis permukaan patahan pada komponen yang mengalami patah getas terlihat mengkilap, granular

dan relatif rata.

Patah getas dapat mengikuti batas butir ataupun memotong butir. Bila bidang patahannya mengikuti batas butir, maka disebut patah getas intergranular, sedangkan bila patahannya memotong butir maka disebut patah getas transgranular.

3.DBT (Ductile to Brittle Tension)

beberapa bahan tiba-tiba menjadi getas dan patah karena perubahan temperatur dan laju reaksi, walaupun pada dasarnya logam tersebut ulet. Gejala ini disebut transisi ulet-getas, yang merupakan hal penting ditinjau dari penggunaan praktis bahan. Bahan yang dapat memberikan patahan getas adalah bcc seperti Fe, W, Mo, Nb, Ta, dan logam hcp seperti Znserta paduannya, sedangkan fcc tidak bisa sama sekali. gejala ini juga mudah terjadi pada plastik.

Page 2: Torsion Analysis

faktor – faktor penyebab DBT (Ductile to Brittle Tension):

tegangan 3 sumbu : karena keadaan tegangan menjadi rumit terhadap dua atau tiga sumbu disebabkan oleh pangkal takikan, maka terjadi peningkatan yang menyolok dari tegangan mulur dan patah getas mudah terjadi.

laju regangan : peningkatan tegangan mulur yang sangat ditandai oleh peningkatan laju regangan yang mengakibatkan patah getas.

temperatur : makin rendah temperatur maka semakin mudah terjadi patah getas.

sumber : http://mantantukanginsinyur.blogspot.com/2010/07/failure-analysis.html

Patah Getas (Brittle Fracture)

Merupakan fenomena patah pada material yang diawali terjadinya retakan secara cepat dibandingkan patah ulet tanpa deformasi plastis terlebih dahulu dan dalam waktu yang singkat. Dalam kehidupan nyata, peristiwa patah getas dinilai lebih berbahaya daripada patah ulet, karena terjadi tanpa disadari begitu saja. Biasanya patah getas terjadi pada material berstruktur martensit, atau material yang memiliki komposisi karbon yang sangat tinggi sehingga sangat kuat namun rapuh.

Gambar Martensite Structure

Sumber: https://www.mb.hs-mittweida.de/en/webs/cw/metallography/micrographs.html?Size=3

Ciri-cirinya:

Permukaannya terlihat berbentuk granular, berkilat dan memantulkan cahaya. Terjadi secara tiba-tiba tanpa ada deformasi plastis terlebih dahulu sehingga tidak tampak

gejala-gejala material tersebut akan patah. Tempo terjadinya patah lebih cepat Bidang patahan relatif tegak lurus terhadap tegangan tarik. Tidak ada reduksi luas penampang patahan, akibat adanya tegangan multiaksial.

 

Gambar Spesimen Patah Getas

Page 3: Torsion Analysis

Sumber: http://okasatria.blogspot.com/2008/02/pengujian-tarik.html

 

Patah Ulet (Ductile Fracture)

Patah ulet merupakan patah yang diakibatkan oleh beban statis yang diberikan pada material, jika beban dihilangkan maka penjalaran retak akan berhenti. Patah ulet ini ditandai dengan penyerapan energi disertai adanya deformasi plastis yang cukup besar di sekitar patahan, sehingga permukaan patahan nampak kasar, berserabut (fibrous), dan berwarna kelabu. Selain itu komposisi material juga mempengaruhi jenis patahan yang dihasilkan, jadi bukan karena pengaruh beban saja. Biasanya patah ulet terjadi pada material berstruktur bainit yang merupakan baja dengan kandungan karbon rendah.

 

Gambar Bainite Structure

Sumber: http://www.metallographic.com/Procedures/1018%20quenched%20steel.htm

 

Ciri-ciri patah ulet:

Page 4: Torsion Analysis

Ada reduksi luas penampang patahan, akibat tegangan uniaksial Tempo terjadinya patah lebih lama. Pertumbuhan retak lambat, tergantung pada beban Permukaan patahannya terdapat garis-garis benang serabut (fibrosa), berserat, menyerap

cahaya, pempilannya buram

Gambar Spesimen Patah Ulet

Sumber: http://okasatria.blogspot.com/2008/02/pengujian-tarik.html

 

Ductile to Brittle Tension

Adalah fenomena perubahan sifat yang disebabkan faktor-faktor tertentu di mana pada saat suatu material mengalami patah mengalami pergeseran sifat, awalnya merupakan material ulet tetapi mengalami patah getas.

Berikut adalah factor-faktor yang menyebabkan Ductile to Brittle Tension:

Temperatur

Material pada temperature tinggi sifatnya ulet, molekul dan ikatannya dapat meregang dan bergerak, tetapi pada temperatur rendah sifatnya menjadi brittle (getas).

Kecepatan regangan kecepatan pembebanan

Jika material ulet mengalami  kenaikan  laju  pembebanan  maka  energi  yang  diserap  semakin kecil sehingga mengakibatkan terjadinya patah getas.

Kandungan air

Material yang memiliki kandungan air tinggi / basah cenderung memiliki sifat ulet, apabila material menjadi kering mska cenderung memiliki sifat getas.

Perbedaan jenis ikatan kimia

Kwarsa, olifin, dan feldspar cenderung brittle, sedangkan mineral lempung, mika, dan kalsit cenderung memiliki sifat ductile.

Page 5: Torsion Analysis

3)Kurva sudut putar per panjang-momen torsi4)Kurva tegangan-regangan gesery = 31.196x + 20.9520102030405000.20.40.60.8

Kurva Momen Torsi-Sudut Putar per PanjangKurva Momen Torsi-Sudut Putar per PanjangLinear (Kurva Momen Torsi-Sudut Putar per Panjang)0100000000200000000300000000400000000500000000600000000050010001500200025003000

Kurva Tegangan-Regangan GeserKurva Tegangan-

Page 6: Torsion Analysis

Regangan Geser5)Kurva tegangan-regangan sebenarnya6)Kurva log tegangan-log regangan sebenarnyay = 460281x + 6E+08y = 345211x + 5E+080.0200000000.0400000000.0600000000.0800000000.01000000000.01200000000.01400000000.00500100015002000tresscavon missesLinear (tressca)Linear (tressca)Linear (tressca)Linear (von misses)Linear (von misses)BAB IVANALISISKurvaPembuatan kurva dimulai denganmembuat kurva hubungan antara momen torsi dengan jumlah putaran. Kemudian untuk membuat kurva sudut putar dengan momen torsi, jumlah putaran dikonversi menjadi sudut putar dengan menggunakan perhitungan 2πn, dengan n adalah jumlah putaran. Kurva ketiga menghubungkan momen puntir dengan sudut putar per satuan panjang batang.Kurva keempat membuat hubungan membuat hubungan antara (tegangan geser) dengan (regangan geser). Kurva selanjutnya menghubungkan Von Mises (3) dengan

Page 7: Torsion Analysis

Von Mises 3. Kurva terakhir menghubungkan logaritma tegangan dan logaritma regangan sebenarnya.KekerasanSebelum dilakukan uji puntir, kekerasan material diukur dan didapatkan harga sebesar 34 HRA. Setelah dilakukan uji puntir, kekerasan material meningkat menjadi 52,33 HRA. Hal ini disebabkan karena terjadinya strain hardening setelah benda terdeformasi plastis. Deformasi ini menyebabkan menumpuknya pergerakan dislokasi, sehingga gaya yang diperlukan untuk menggerakkan atom-atom menjadi lebih besar. Hal ini yang menyebabkan peningkatan harga kekerasan material.Panjang SpesimenSetelah dilakukan uji puntir, terjadi perubahan panjang pada spesimen dari 47,5 mm menjadi 48,5 mm. Kejadian ini seharusnya tidak terjadi. Perubahan panjang ini mungkin terjadi akibat benda kerja dijepit dalam keadaan miring (penjepit pada mesin uji puntir miring). Bentuk Patahan Seperti yang telah diketahui bentuk patahan pada uji puntir ada dua, berdasarkan jenis spesimen getas atau ulet. Patah getas disebabkan oleh tegangan normal maksimum (max

), menghasilkan sudut patah sebesar 450

. Patah ulet disebabkan oleh tegangan

Page 8: Torsion Analysis

geser maksimum(max

), menghasilkan sudut patah sebesar 900

terhadap normal axis. Patahan hasil puntiran pada material yang diuji membentuk sudut 900

terhadap normal axis. Maka, material yang diuji sifatnya ulet. Berdasarkan diagram Mohr, sudut 900

ini disebabkan karena adanya tegangan geser maksimum yang diakibatkan oleh gaya tarik menjadi tegangan geser maksimum yang diakibatkan oleh gaya tekan.Patah UletLetak PatahanKetika dilakukan uji puntir, spesimen patah di bagian pinggir. Hal ini disebabkan karena spesimen di satu sisi dicengkram dan satu sisi lagi dipuntir. Daerah dekat cengkraman akan terjadi pemusatan tegangan dimana akan terjadi tegangan geser maksimum. Maka, patah terjadi pada bagian yang dikenai pemusatan tegangan, di bagian pinggir. Bila kita memuntir di dua sisi spesimen, pemusatan tegangan akan berada di tengah spesimen, sehingga patah akan terjadi di bagian tengah. Namun cara ini tidak dipakai karena ketidakkonstanan sudut puntir, sehingga sudut puntir sulit untuk ditentukan.Hal lain yang menyebabkan patah terjadi di pinggir spesimen adalah keadaan spesimen yang tidak homogen. Terbukti pada saat pengukuran disepanjang spesimen harga kekerasannya berbeda-beda. Patah akan terjadi di tempat terlemah spesimen.

Sumber untuk pdf cad torsion : http://scholar.lib.vt.edu/theses/public/etd-22098-16610/materials/etd.PDF

ARMD 5.8 - The Most Complete Way to Analyze Rotating Machinery

Page 9: Torsion Analysis

ARMD (Advanced Rotating Machinery Dynamics) is a new generation software package, developed by RBTS, to bring you the most advanced and complete rotor/bearing analysis capabilities for evaluating practically any bearing, rotor/bearing system, or mechanical drive train.

ARMD, unique to the world, is the only software that integrates all of these powerful analytical tools into a single package in the Windows environment! Feel free to download our demonstration software to learn how ARMD  can help you solve your most-difficult rotating machinery evaluations.

You can learn about ARMD V5.8 by downloading our full-color descriptive summary, or by reviewing the overview contained on this page. Alternatively, if you're already familiar with the ARMD software, we encourage you to download our product update information sheets.

Software Overview

The ARMD package consists of five main modules:

Rotor Dynamics

Torsional Vibration

Fluid-Film Bearing Analysis

Rolling- Element Bearings

Lubricant Properties Calculation

ARMD has a rich variety of features, including:

A user-friendly interface

Advanced project and file managemen

Page 10: Torsion Analysis

t system Graphics/

text capabilities

Intermodule communication and data exchange

All features operate seamlessly in an integrated environment.

These modules are used daily by rotating machinery manufacturers and end users around the world for design, performance prediction, failure analysis, and troubleshooting. Applications of ARMD include rotating machinery such as a miniature air turbine for a dental drill, a large turbine generator set for a power plant, a small compressor for an air conditioner, a pump for an artificial heart, a fuel pump for a jet engine, an electric motor and spindle for a miniature computer hard disk, a canned pump for a petrochemical processing plant, synchronous motor driven drive-trains, and a gear box for a uranium enrichment plant.

ARMD for Windows incorporates advanced technical and user interface features with build-in help utilities in each of its modules to simplify modeling, analysis, presentation and interpretation of results. Tutorial and step by step sample sessions with advanced graphical presentation are among the many features implemented in the new version.

Page 11: Torsion Analysis

One the many new and improved modules of ARMD V5.8 is the new 3-D Shaft Viewer, which provides the user with realistic 3-D visualizations of shaft models and their simulated distortions. Features include the ability to pan, zoom, and rotate the model and scale and animate simulated distortions as calculated by the ROTLAT and TORSION dynamic simulation packages.

Sumber : http://www.rbts.com/armd/default.aspx