Sifat mekanis dari Logam
Foto yang Gambar (a) menunjukkan alat yang mengukur sifat mekanik logam menggunakan kekuatan tarik diterapkan (tions Sec- 6.3, 6.5, dan 6.6). Gambar (b) adalah grafik (ditambah inset) yang gender yang dioperasikan dari uji tarik dilakukan oleh aparat seperti ini pada spesimen baja. Data diplot adalah stres (vertikal sumbu-ukuran gaya yang diterapkan) terhadap regangan (horizontal sumbu terkait dengan tingkat spesimen elongasi). Cara di mana sifat mekanik modulus elastisitas (kekakuan, E) serta kekuatan yield (y), dan kekuatan tarik (TS) ditentukan seperti yang tercantum pada grafik ini. Sebuah jembatan gantung ditunjukkan pada Gambar (c). Berat dek jembatan dan Biles automo- memaksakan gaya tarik pada kabel suspender vertikal. Kekuatan ini pada gilirannya ditransfer ke kabel suspensi utama, yang sags dalam bentuk yang lebih-atau-kurang parabola. Paduan logam (s) yang kabel ini dibangun harus memenuhi kriteria kekakuan dan kekuatan tertentu. Kekakuan dan kekuatan dari paduan (s) dapat dinilai dari tes yang dilakukan dengan menggunakan alat tarik-pengujian (dan plot tegangan-regangan yang dihasilkan) mirip dengan yang ditampilkan. [Gambar (a): courtesy of Instron®; Gambar (c): © iStockphoto].
MENGAPA STUDI Sifat Mekanik Logam?
Ini adalah kewajiban bagi insinyur untuk memahami bagaimana berbagai sifat mekanik diukur dan sifat-sifat apa ini mewakili; mereka dapat dipanggil untuk merancang struktur / komponen
menggunakan bahan yang telah ditentukan sehingga tingkat yang tidak dapat diterima deformasi dan / atau kegagalan tidak akan terjadi. Kami menunjukkan prosedur ini sehubungan dengan desain alat tarik-pengujian dalam Contoh Desain 6.1. Dalam pengolahan / struktur / sifat / skema kinerja, alasan untuk mempelajari sifat mekanik logam adalah sebagai berikut:
Komponen yang terbuat dari baja paduan yang terkena tekanan eksternal dan kekuatan harus diproses sehingga memiliki tingkat yang tepat dari karakteristik mekanik (yaitu, kekakuan, kekuatan, keuletan, dan ketangguhan). Dengan demikian, adalah penting bahwa desainer atau insinyur memahami pentingnya sifat ini, dan, di samping itu, mengembangkan rasa perspektif untuk besaran diterima nilai properti
PENDAHULUAN
sepersekian detik, atau mungkin mantan cenderung selama bertahun-tahun. Suhu Layanan
dapat menjadi faktor penting.
Sifat mekanis menjadi perhatian berbagai pihak (misalnya, produsen dan konsumen bahan,
organisasi penelitian, instansi pemerintah) yang memiliki kepentingan Fering dif-. Akibatnya, sangat penting bahwa ada beberapa konsistensi dalam cara di mana tes dilakukan dan dalam penafsiran konsistensi results.This mereka dilakukan dengan menggunakan standar pengujian
techniques.Establishment dan publikasi standar ini sering dikoordinasikan oleh masyarakat
profesional. Di Amerika Serikat organisasi yang paling aktif adalah American Society for Testing dan Material (ASTM). (. Http: // www astm.org) Its Buku Tahunan ASTM Standar terdiri dari banyak volume, yang diterbitkan dan diperbarui setiap tahun; sejumlah besar standar ini berkaitan dengan teknik pengujian mekanik. Beberapa di antaranya referendum erenced oleh catatan kaki dalam hal ini dan selanjutnya bab. Peran insinyur struktur adalah untuk menentukan tegangan dan distribusi stres dalam anggota yang mengalami loads.This didefinisikan dengan baik dapat dilakukan dengan teknik pengujian eksperimental dan / atau dengan topik stres analyses.These teoritis dan matematis diperlakukan dalam teks-teks tradisional pada stres analisis dan kekuatan bahan. Bahan dan insinyur metalurgi, di sisi lain, prihatin dengan ducing pro dan fabrikasi bahan untuk memenuhi persyaratan layanan seperti yang diperkirakan oleh analyses.This stres ini harus melibatkan pemahaman tentang hubungan antara struktur mikro (yaitu, fitur internal) bahan dan sifat mekanik mereka. Bahan yang sering dipilih untuk aplikasi struktural karena mereka memiliki de- kombinasi sirable dari
characteristics.The mekanik diskusi sekarang ini yang terutama memberikan perilaku mekanik logam; polimer dan keramik diperlakukan secara terpisah karena mereka, untuk tingkat besar, mekanis berbeda dari metals.This bab membahas perilaku tegangan-regangan logam dan lahan milik mekanis terkait, dan juga meneliti sifat mekanik penting lainnya. Diskusi aspek mikroskopis mekanisme deformasi dan metode untuk memperkuat dan mengatur perilaku mekanik dari logam ditangguhkan untuk bab-bab berikutnya.
6.2 KONSEP STRES DAN STRAIN
Jika beban statis atau perubahan yang relatif lambat dengan waktu dan diterapkan secara
merata di atas penampang atau permukaan dari anggota, perilaku mekanik dapat ditempati
diyakini efektif oleh tes tegangan-regangan sederhana; ini yang paling sering dilakukan untuk
logam pada suhu kamar. Ada tiga cara utama di mana beban dapat diterapkan: yaitu,
ketegangan, kompresi, dan geser (Angka 6.1a, b, c). Dalam prakteknya neering Engineered
banyak beban yang torsi daripada geser murni; jenis ing load- diilustrasikan pada Gambar
6.1d.
Ketegangan Tests1 Salah satu tes tegangan-regangan yang paling umum mekanik dilakukan
di tension.As akan terlihat, tes ketegangan dapat digunakan untuk memastikan beberapa sifat
mekanik bahan yang penting dalam desain. Sebuah spesimen yang cacat, biasanya untuk
pecahan mendatang, dengan beban tarik secara bertahap meningkatkan yang diterapkan
uniaksial sepanjang sumbu panjang dari specimen.A standar tarik spesimen ditunjukkan pada
Gambar 6.2.Normally, penampang melingkar, tetapi spesimen persegi panjang juga
digunakan. Ini "dogbone" konfigurasi spesimen dipilih sehingga, selama pengujian,
deformasi hanya terbatas pada pusat daerah sempit (yang memiliki penampang yang seragam
sepanjang panjangnya), dan juga untuk mengurangi kemungkinan fraktur di ujung spesimen.
Diameter standar sekitar 12,8 mm (0,5 in.), Sedangkan panjang bagian berkurang
152 • Bab 6 / Sifat Mekanik Logam
Figure 6.1 (a) Schematic illustration of how a tensile load
produces an elongation and positive linear strain. Dashed
lines represent the shape before deformation; solid lines,
after deformation. (b) Schematic illustration of how a
compressive load produces contraction and a negative linear
strain. (c) Schematic representation of shear strain , where
tan . (d) Schematic representation of torsional deformation
(i.e., angle of twist ) produced by an applied torque T
harus setidaknya empat kali diameter ini; 60 mm umum. Panjang Gauge digunakan dalam perhitungan daktilitas, seperti dibahas dalam Bagian 6.6; nilai standar 50 mm (2.0 in.). Spesimen dipasang oleh ujung-ujungnya ke dalam genggaman memegang aparat pengujian (Gambar 6.3). Mesin uji tarik dirancang untuk memanjang spesimen dengan laju yang konstan dan terus menerus dan sekaligus mengukur beban sesaat diterapkan (dengan load cell) dan elongations yang dihasilkan (menggunakan extensometer) tes tegangan-regangan tersedia.A biasanya membutuhkan waktu beberapa menit untuk melakukan dan merusak, yaitu benda uji secara permanen terdeformasi dan biasanya retak. [The (a) foto-bab pembuka bab ini adalah dari aparat tarik-pengujian modern.] Output seperti uji tarik dicatat (biasanya pada komputer) sebagai beban atau kekuatan lawan perpanjangan. Karakteristik beban-deformasi ini tergantung pada spesimen size.For contoh, akan membutuhkan dua kali beban untuk menghasilkan perpanjangan yang sama jika luas penampang spesimen adalah doubled.To meminimalkan ini
Gambar 6.3 Skema representasi dari peralatan yang digunakan untuk melakukan tes tegangan-regangan tarik. Spesimen memanjang dengan judul bab bergerak; beban sel dan mengukur
extensometer, masing-masing, besarnya beban yang diterapkan dan perpanjangan. (Diadaptasi dari HW Hayden, WG Moffatt, dan J. Wulff, Struktur dan Sifat Material, Vol. III, Perilaku Mekanik, hal. 2 Copyright © 1965 oleh John Wiley & Sons, New York. Dicetak ulang atas izin John Wiley & Sons, Inc) faktor geometris, beban dan perpanjangan dinormalisasi dengan parameter yang masing-masing stres teknik dan rekayasa strain. Rekayasa stres? didefinisikan oleh hubungan
(6.1)
di mana F adalah beban seketika diterapkan tegak lurus ke bagian spesimen lintas, dalam satuan newton (N) atau pound force (lbf), dan A0 adalah daerah asli lintas sectional sebelum beban apapun diterapkan (m2 atau in2) .suatu unit stres teknik (disebut kemudian hanya sebagai stres) yang megapascal, MPa (SI) (di mana 1 MPa? 106 N / m2), dan pound gaya per inci persegi, psi (adat AS) .2 Rekayasa ketegangan? didefinisikan menurut
(6.2)
atau inci per inci sering digunakan; nilai regangan jelas independen dari sistem satuan. Kadang-kadang regangan juga dinyatakan sebagai persentase, di mana nilai regangan dikalikan dengan 100.
Tes Kompresi Kompresi Tests3
tegangan-regangan dapat dilakukan jika in-service kekuatan adalah dari jenis ini. Sebuah tes kompresi dilakukan dengan cara yang mirip dengan uji tarik, kecuali bahwa gaya adalah tekan dan kontrak spesimen sepanjang arah tions stress.Equa- 6.1 dan 6.2 yang digunakan untuk menghitung tegangan tekan dan regangan masing-masing. Oleh. konvensi, gaya tekan yang dianggap negatif, yang menghasilkan stres negatif. Selanjutnya, karena l0 lebih besar dari li, strain tekan dihitung dari Persamaan 6.2 yang tentu juga tes negative.Tensile lebih umum karena mereka eas- IER untuk melakukan; juga, untuk sebagian besar bahan yang digunakan dalam aplikasi struktural, sangat sedikit informasi dan tambahan diperoleh dari tes tests.Compressive tekan digunakan ketika perilaku bahan di bawah besar dan permanen (yaitu, plastik) strain yang diinginkan, seperti dalam aplikasi manufaktur, atau ketika bahan yang rapuh di tensio
Shear dan torsional Tests4
Untuk tes dilakukan dengan menggunakan gaya geser murni seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 6.1c, tegangan geser dihitung sesuai dengan
(6.3)
di mana F adalah beban atau gaya yang dikenakan sejajar dengan wajah atas dan bawah,
masing-masing memiliki luas A0. Regangan geser didefinisikan sebagai tangen dari sudut
regangan, seperti yang ditunjukkan dalam unit figure.The untuk tegangan geser dan regangan
yang sama seperti untuk rekan-rekan tarik mereka. Torsi adalah variasi dari geser murni,
dimana anggota struktural dipelintir dalam cara Gambar 6.1d; kekuatan torsi menghasilkan
gerak rotasi tentang sumbu longitudinal dari salah satu ujung anggota relatif terhadap ujung
lainnya. Contoh torsi yang ditemukan untuk as roda mesin dan drive shaft, dan juga untuk
latihan twist. Tes sional Tor- biasanya dilakukan pada poros padat silinder atau tabung.
Sebuah tegangan geser adalah fungsi dari torsi T diterapkan, sedangkan regangan geser
berhubungan dengan sudut twist, pada Gambar 6.1d.
Pertimbangan geometris dari Menekankan Negara Stres yang dihitung dari tarik, tekan, geser,
dan negara-negara kekuatan torsional diwakili dalam Gambar 6.1 tindakan baik paralel atau
tegak lurus terhadap wajah planar dari badan terwakili dalam ilustrasi ini. Perhatikan bahwa
kondisi tegangan merupakan fungsi dari orientasi dari pesawat di mana tekanan yang diambil
untuk bertindak. Sebagai contoh, perhatikan spesimen tarik silinder Gambar 6.4 yang
mengalami tegangan tarik yang diterapkan sejajar dengan porosnya. Selain itu,
pertimbangkan juga pesawat p-p? yang berorientasi pada beberapa sudut relatif
sewenang-wenang terhadap bidang spesimen akhir face.Upon pesawat pp ini ?, stres diterapkan tidak
lagi menjadi tarik satu murni. Sebaliknya, sebuah kompleks kondisi tegangan lebih com hadir
yang terdiri dari tarik (atau normal) stres yang bertindak mal normalisasi untuk pp tersebut?
pesawat dan, di samping itu, tegangan geser yang bertindak sejajar dengan bidang ini; kedua
tegangan ini diwakili dalam mekanika figure.Using bahan-prinsip prinsip, 5 adalah mungkin
untuk mengembangkan persamaan untuk dan dalam hal dan, sebagai berikut:
Deformasi elastis
6.3 STRES-STRAIN PERILAKU
Sejauh mana struktur deformasi atau strain tergantung pada besarnya tegangan yang
yang relatif rendah, stres dan ketegangan sebanding dengan satu sama lain melalui hubungan
(6.5)
Hal ini dikenal sebagai hukum Hooke, dan konstanta proporsionalitas E (GPa atau psi) 6
adalah modulus elastisitas, atau modulus Young. Untuk logam yang paling khas nitude
Magma modulus ini berkisar antara 45 GPa (6.5? 106 psi), magnesium, dan 407 GPa (59?
106 psi), untuk tungsten. Modulus nilai elastisitas selama beberapa logam pada suhu kamar
disajikan pada Tabel 6.1. Deformasi yang stres dan ketegangan yang proporsional disebut
deformasi elastis; plot stres (ordinat) vs regangan (absis) menghasilkan hubungan linear,
seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.5. Kemiringan garis linear ini sesuai dengan
modulus elastisitas E. modulus ini dapat dianggap sebagai kekakuan, atau perlawanan bahan
untuk deformasi elastis. Semakin besar modulus, yang kaku materi, atau semakin kecil
regangan elastis yang dihasilkan dari penerapan stress.The modulus yang diberikan
merupakan parameter desain penting yang digunakan untuk menghitung lendutan elastis.
Deformasi elastis honorer, yang berarti bahwa ketika beban yang diterapkan dilepaskan,
potongan kembali ke shape.As aslinya ditunjukkan pada plot tegangan-regangan
Hal 157(Gambar 6.5), penerapan beban sesuai dengan bergerak dari asal dan di sepanjang
garis lurus. Setelah dibebaskan dari beban, garis dilalui dalam arah yang berlawanan situs,
kembali ke asal. Ada beberapa bahan (misalnya, besi cor kelabu, beton, dan banyak polimer)
yang selama ini bagian elastis dari kurva tegangan-regangan tidak linear (Gambar 6.6); oleh
karena itu, tidaklah mungkin untuk menentukan modulus elastisitas seperti yang dijelaskan
sebelumnya. Untuk perilaku nonlinier ini, baik bersinggungan atau modulus sekan biasanya
used.Tan- modulus gent diambil sebagai kemiringan kurva tegangan-regangan pada beberapa
tingkat tertentu stres, sedangkan modulus sekan merupakan kemiringan garis potong diambil
dari asal ke beberapa titik tertentu kurva. Penentuan modulus ini diilustrasikan pada Gambar
6.6. Pada skala atom, makroskopik regangan elastis dimanifestasikan sebagai perubahan kecil
dalam jarak interatomik dan peregangan obligasi interatomik. Sebagai konsekuensi, besarnya
modulus elastisitas adalah ukuran dari ketahanan terhadap pemisahan atom yang berdekatan,
yaitu, kekuatan ikatan interatomik. Selanjutnya, modulus ini sebanding dengan kemiringan
kurva interatomik kekuatan-pemisahan (Gambar 2.8a) di jarak kesetimbangan:
(6.6)
Gambar 6.7 menunjukkan kurva gaya-pemisahan untuk bahan yang memiliki kedua obligasi
interatomik kuat dan lemah; kemiringan di r0 diindikasikan untuk setiap.
Gambar 6.6 Skema diagram tegangan-regangan yang menunjukkan perilaku elastis nonlinier dan bagaimana garis potong dan modulus tangen ditentukan.
Nilai modulus elastisitas untuk bahan keramik hampir sama seperti untuk logam; untuk polimer mereka lebih rendah (Gambar 1.4). Perbedaan-perbedaan ini merupakan konsekuensi langsung dari berbagai jenis ikatan atom dalam tiga jenis bahan. Selain itu, dengan meningkatnya suhu, modulus elastisitas berkurang, seperti yang ditunjukkan selama beberapa logam pada Gambar 6.8. Seperti yang diharapkan, pengenaan tekan, geser, atau tekanan torsional juga membangkitkan behavior.The elastis karakteristik tegangan-regangan pada tingkat tegangan rendah yang hampir sama untuk situasi kedua tarik dan tekan, untuk memasukkan nitude Magma dari modulus elastisitas. Tegangan geser dan regangan sebanding dengan satu sama lain melalui ekspresi
(6.7)
di mana G adalah modulus geser, kemiringan elastis linier dari kurva tegangan-regangan geser. Tabel 6.1 juga memberikan modulus geser untuk sejumlah logam yang umum.
Sampai saat ini, telah diasumsikan bahwa deformasi elastis waktu independent- yaitu, bahwa
stres diterapkan menghasilkan regangan elastis sesaat yang tetap konstanta selama periode
waktu stres dipertahankan. Hal ini juga diasumsikan bahwa pada rilis beban ketegangan
benar-benar pulih-yaitu, bahwa strain kembali diately tegangan ke nol. Dalam kebanyakan
bahan rekayasa, namun, ada juga ada yang elastis regangan component.That tergantung
waktu adalah, deformasi elastis akan terus setelah alat aplikasi stres, dan pada rilis beban
beberapa waktu yang terbatas diperlukan untuk com plete recovery.This waktu perilaku
elastis -tergantung dikenal sebagai anelasticity, dan itu adalah karena proses mikroskopis dan
atomistik tergantung waktu yang petugas untuk deformasi. Untuk logam komponen anelastic
biasanya kecil dan sering lected.However negative, untuk beberapa bahan polimer besarnya
adalah signifikan, dalam hal ini disebut perilaku viskoelastik, yang merupakan topik diskusi
Bagian 15.4.
CONTOH MASALAH 6.1
Pemanjangan (elastis) Perhitungan
Sepotong tembaga awalnya 305 mm (12 in.) Panjang ditarik dalam ketegangan dengan stres
276 MPa (40.000 psi). Jika deformasi sepenuhnya elastis, apa yang akan menjadi
perpanjangan yang dihasilkan?
Solusi Karena deformasi elastis, regangan tergantung pada tegangan menurut Persamaan 6.5.
Selain itu, perpanjangan? L berkaitan dengan panjang l0 asli melalui Persamaan
6.2.Combining dua ekspresi dan memecahkan untuk? Lyields
Nilai-nilai dan l0 diberikan sebagai 276 MPa dan 305 mm, masing-masing, dan besarnya E untuk tembaga dari Tabel 6.1 adalah 110 GPa (16? 106 psi). Gation Elon- diperoleh dengan substitusi ke dalam ekspresi sebelumnya sebagai6.5 ELASTIC PROPERTIES OF MATERIALS
When a tensile stress is imposed on a metal specimen, an elastic elongation and ac-
companying strain z result in the direction of the applied stress (arbitrarily taken to be the z
direction), as indicated in Figure 6.9.As a result of this elongation, there will be constrictions
in the lateral (x and y) directions perpendicular to the applied stress;from these
contractions,the compressive strains x and y may be determined. If the applied stress is
uniaxial (only in the z direction),and the material is isotropic, then x y. A parameter termed
Poisson’s ratio is defined as the ratio of the lateral and axial strains, or
(6.8)
For virtually all structural materials, x and z will be of opposite sign; therefore, the negative
sign is included in the preceding expression to ensure that v is positive.7 Theoretically,
Poisson’s ratio for isotropic materials should be ; furthermore, the maximum value for (or
that value for which there is no net volume change) is 0.50. For many metals and other alloys,
values of Poisson’s ratio range between 0.25 and 0.35. Table 6.1 shows v values for several
common metallic materials.
Deformasi Plastik
Untuk sebagian besar bahan logam, deformasi elastis tetap hanya untuk strain 0,005. Sebagai bahan tersebut cacat di balik titik ini, stres tidak lagi proporsional terhadap regangan (hukum Hooke, Persamaan 6.5, berhenti menjadi valid), dan deformasi permanen, nonrecoverable, atau plastik terjadi. Plot Gambar 6.10a skematik perilaku tegangan-regangan tarik ke wilayah plastik untuk logam khas. The transisi dari elastis untuk plastik adalah salah satu yang bertahap untuk sebagian besar logam; beberapa hasil kelengkungan pada awal deformasi plastik, yang meningkatkan lebih cepat dengan meningkatnya stres. Dari perspektif atom, deformasi plastik sesuai dengan melanggar obligasi dengan tetangga atom asli dan kemudian kembali membentuk ikatan dengan negara tetangganya baru sebagai sejumlah besar atom atau molekul bergerak relatif terhadap satu sama lain; setelah penghapusan stres mereka tidak kembali ke mekanisme positions.The aslinya deformasi ini berbeda untuk kristal dan bahan amorf. Untuk padatan talline crys-, deformasi dilakukan dengan melalui proses yang disebut slip, yang melibatkan gerakan dislokasi seperti yang dibahas dalam Bagian 7.2. Deformasi plastik dalam bentuk non-kristalin padat (serta cairan) terjadi dengan mekanisme aliran viskos, yang diuraikan dalam Bagian 12.10.
dimaksudkan. Oleh karena itu diinginkan untuk mengetahui tingkat stres di mana plastik mation penggundulan hutan dimulai, atau di mana fenomena menghasilkan terjadi. Untuk logam yang ditutupi rience transisi elastis-plastik ini bertahap, titik menghasilkan dapat ditentukan sebagai keberangkatan awal dari linearitas dari kurva tegangan-regangan; ini kadang-kadang disebut batas proporsional, seperti yang ditunjukkan oleh titik P pada Gambar 6.10a, dan merupakan awal deformasi plastik pada tingkat mikroskopis. Posisi titik ini P sulit untuk mengukur precisely.As akibatnya, konvensi telah ial likasikan dimana garis lurus dibangun sejajar dengan bagian elastis dari kurva tegangan-regangan di beberapa regangan tertentu offset, biasanya 0,002. Stres sesuai dengan perpotongan garis ini dan kurva tegangan-regangan seperti membungkuk di wilayah plastik
Kekuatan tarik
Setelah menghasilkan, stres diperlukan untuk melanjutkan deformasi plastik dalam logam in lipatan sampai maksimum, titik M pada Gambar 6.11, dan kemudian menurun ke fraktur akhirnya, titik F.The kekuatan tarik TS (MPa atau psi) adalah stres pada maksimum pada kurva tegangan-regangan rekayasa (Gambar 6.11). Hal ini terkait dengan stres ibu maxi yang dapat ditopang oleh struktur dalam ketegangan; jika stres ini diterapkan dan dipelihara, fraktur akan menghasilkan. Semua deformasi sampai saat ini adalah seragam di seluruh wilayah sempit spesimen tarik. Namun, pada tegangan maksimum ini, penyempitan kecil atau leher mulai terbentuk di beberapa titik, dan semua deformasi berikutnya terbatas pada leher, seperti yang ditunjukkan oleh insets spesimen skematik pada Gambar 6.11. Fenomena ini disebut necking, dan fraktur pada akhirnya terjadi pada neck.11 Kekuatan fraktur sesuai dengan tegangan pada fraktur. Kekuatan tarik dapat bervariasi di mana saja dari 50 MPa (7000 psi) untuk aluminium setinggi 3000 MPa (450.000 psi) untuk baja kekuatan tinggi. Biasanya, ketika kekuatan logam dikutip untuk keperluan desain, kekuatan yield digunakan. Ini adalah penyebab menjadi- pada saat stres sesuai dengan kekuatan tarik telah diterapkan, sering struktur telah mengalami begitu banyak deformasi plastik bahwa useless.Furthermore, kekuatan fraktur biasanya tidak ditentukan untuk tujuan desain rekayasa.
Daktilitas
Daktilitas adalah sifat mekanik penting. Ini adalah ukuran dari tingkat deformasi plastik yang
telah berjalan logam fracture.A bahwa pengalaman yang sangat sedikit atau tidak ada
deformasi plastik pada fraktur disebut getas. Perilaku tegangan-regangan tarik bagi ulet dan
rapuh logam yang skematik mengilustrasikan basisnya pada Gambar 6.13. Keuletan dapat
dinyatakan secara kuantitatif baik sebagai persen perpanjangan atau pengurangan per- persen
di daerah. The persen elongasi% EL adalah persentase regangan plastik di fraktur, atau
di mana Jika adalah length12 fraktur dan l0 adalah panjang ukur asli seperti yang diberikan
sebelumnya. Sejauh proporsi yang signifikan dari deformasi plastik di patah hanya terbatas
pada daerah leher, besarnya% EL akan tergantung pada spesimen mengukur length.The l0
lebih pendek, semakin besar fraksi total perpanjangan dari leher dan, akibatnya, semakin
tinggi nilai% EL. Oleh karena itu, l0 harus ditentukan ketika nilai perpanjangan persen
dirujuk; itu biasanya 50 mm (2 in.). Persen pengurangan di daerah% RA didefinisikan
sebagai
(6.12)
dimana A0 adalah luas penampang asli dan Af adalah luas penampang pada titik fracture.12
pengurangan nilai persen daerah independen dari kedua l0 dan A0. Selain itu, untuk bahan
tertentu besaran% EL dan RA% akan, secara umum, berbeda. Kebanyakan logam memiliki
setidaknya gelar moderat daktilitas pada suhu kamar; Namun, beberapa menjadi rapuh karena
suhu diturunkan (Bagian 8.6). Sebuah pengetahuan tentang daktilitas bahan penting untuk
setidaknya dua alasan. Pertama, menunjukkan kepada desainer sejauh mana struktur akan
merusak Cally plasti- sebelum fraktur. Kedua, menentukan tingkat deformasi yang diijinkan
selama operasi fabrikasi. Kita kadang-kadang mengacu pada bahan yang relatif ulet sebagai
"pemaaf," dalam arti bahwa mereka mungkin mengalami deformasi lokal tanpa fraktur harus
ada kesalahan dalam besarnya perhitungan stres desain. Bahan rapuh yang kira-kira dianggap
mereka yang memiliki strain fraktur kurang dari sekitar 5%.
sedang mendapatkan. Modulus elastisitas merupakan salah satu parameter mekanik yang
tidak sensitif terhadap perawatan ini. Seperti modulus elastisitas, besaran baik hasil dan
kekuatan tarik menurun
Table 6.2 Typical Mechanical Properties of Metals and Alloys in Several early Annealed State. dengan meningkatnya suhu; hanya sebaliknya berlaku untuk daktilitas-biasanya meningkat dengan
temperature.Figure 6.14 menunjukkan bagaimana perilaku tegangan-regangan besi bervariasi dengan suhu.
Ketahanan
Ketahanan adalah kemampuan suatu material untuk menyerap energi ketika cacat elas-
tically dan kemudian, setelah bongkar, memiliki recovered.The energi ini dikaitkan prop- erty
adalah modulus ketahanan, Ur, yang merupakan energi regangan per unit volume yang
dibutuhkan untuk menekankan bahan dari negara diturunkan hingga titik menghasilkan.
Komputasi, modulus ketahanan untuk spesimen dikenai uji tarik aksial seragam hanyalah
area di bawah kurva tegangan-regangan rekayasa diambil untuk menghasilkan (Gambar
6.15), atau
Satuan ketahanan adalah produk dari unit dari masing-masing dua sumbu plot tegangan-regangan. Untuk unit SI, ini adalah joule per meter kubik (J / m3, ekivalen dengan Pa), sedangkan dengan unit standar AS itu-pon inch gaya per inci kubik (in.-lbf / in.3, setara dengan psi) . Kedua joule dan-pon inch kekuatan adalah unit ergy en-, dan dengan demikian daerah ini di bawah kurva tegangan-regangan merupakan penyerapan energi per satuan volume (dalam meter kubik atau inci kubik) material. Penggabungan Persamaan 6.5 menjadi hasil 6.13b Persamaan
(6.14)
Dengan demikian, bahan tahan adalah mereka yang memiliki kekuatan hasil tinggi dan modulus elastisitas yang rendah; paduan tersebut akan digunakan dalam aplikasi musim semi.
Mungkin maksud Anda adalah:
Toughness Toughness is a mechanical term that may be used
in several contexts. For one, toughness (or more specifically, fracture toughness) is a property
that is indicative of a material’s resistance to fracture when a crack (or other
stress-concentrating defect) is present (as discussed in Section 8.5). Because it is nearly impossible
(as well as costly) to manufacture materials with zero defects (or to prevent damage during
service), fracture toughness is a major consideration for all structural materials. Another way
of defining toughness is as the ability of a material to absorb en- ergy and plastically deform
before fracturing. For dynamic (high strain rate) load- ing conditions and when a notch (or
point of stress concentration) is present, notch toughness is assessed by using an impact test,
as discussed in Section 8.6. For the static (low strain rate) situation, a measure of toughness
in metals (
derived
from plastic deformation) may be ascertained from the results of a tensile
stress–strain test. It is the area under the ?–? curve up to the point of fracture.The units are the
same as for resilience (i.e., energy per unit volume of material). For a metal to be tough, it
must display both strength and ductility.This is demonstrated in Figure 6.13, in which the
stress–strain curves are plotted for both metal types. Hence, even though the brittle metal has
higher yield and tensile strengths, it has a lower toughness than the ductile one, as can be
seen by comparing the areas ABC and AB?C? in Figure 6.13.
kerusakan selama layanan), ketangguhan retak adalah pertimbangan utama untuk semua
bahan struktural. Cara lain untuk mendefinisikan ketangguhan adalah sebagai kemampuan
suatu material untuk menyerap ergy en- dan plastis cacad sebelum patah. Untuk dinamis (laju
regangan tinggi) load- kondisi ing dan ketika takik (atau tempat konsentrasi tegangan) hadir,
kedudukan ketangguhan dinilai dengan menggunakan uji dampak, seperti dibahas dalam
Bagian 8.6. Untuk statis (laju regangan rendah) situasi, ukuran ketangguhan logam (rived de-
dari deformasi plastik) dapat dipastikan dari hasil uji tarik tegangan-regangan. Ini adalah area
di bawah? -? kurva sampai ke titik unit fracture.The adalah sama seperti untuk ketahanan
(yaitu, energi per satuan volume material). Untuk logam menjadi sulit, itu harus menampilkan
kedua kekuatan dan ductility.This ditunjukkan pada Gambar 6.13, di mana kurva
tegangan-regangan diplot untuk kedua jenis logam. Oleh karena itu, meskipun logam rapuh memiliki
hasil yang lebih tinggi dan kekuatan tarik, ia memiliki ketangguhan yang lebih rendah
daripada yang ulet, seperti dapat dilihat dengan membandingkan daerah ABC dan AB? C?
pada Gambar 6.13.
Ketangguhan Ketangguhan adalah istilah mekanik yang dapat digunakan dalam beberapa konteks. Untuk satu, ketangguhan (atau lebih spesifik, ketangguhan retak) adalah properti yang merupakan indikasi dari perlawanan bahan untuk patah ketika celah (atau lainnya stres berkonsentrasi cacat) hadir (seperti dibahas dalam Bagian 8.5). Karena hampir tidak mungkin (dan juga mahal) untuk memproduksi bahan dengan nol cacat (atau untuk mencegah kerusakan selama layanan), ketangguhan retak adalah pertimbangan utama untuk semua bahan struktural. Cara lain untuk mendefinisikan ketangguhan adalah sebagai kemampuan suatu material untuk menyerap ergy en- dan plastis cacad sebelum patah. Untuk dinamis (laju regangan tinggi) load- kondisi ing dan ketika takik (atau tempat konsentrasi tegangan) hadir, kedudukan ketangguhan dinilai dengan
menggunakan uji dampak, seperti dibahas dalam Bagian 8.6. Untuk statis (laju regangan rendah) situasi, ukuran ketangguhan logam (rived de- dari deformasi plastik) dapat dipastikan dari hasil uji tarik tegangan-regangan. Ini adalah area di bawah? -? kurva sampai ke titik unit fracture.The adalah sama seperti untuk ketahanan (yaitu, energi per satuan volume material). Untuk logam menjadi sulit, itu harus menampilkan kedua kekuatan dan ductility.This ditunjukkan pada Gambar 6.13, di mana kurva tegangan-regangan diplot untuk kedua jenis logam. Oleh karena itu, meskipun logam rapuh memiliki hasil yang lebih tinggi dan kekuatan tarik, ia memiliki ketangguhan yang lebih rendah daripada yang ulet, seperti dapat dilihat dengan membandingkan daerah ABC dan AB? C? pada Gambar 6.13
6.7 STRES BENAR DAN STRAIN
dengan pembentukan leher adalah pengenalan kondisi tegangan kompleks dalam daerah leher (misalnya, keberadaan komponen stres lainnya selain harus melakukan tekanan aksial) .Sebagai konsekuensi, stres benar (aksial) dalam leher sedikit lebih rendah dari stres dihitung dari beban yang diterapkan dan luas penampang lintas leher. Hal ini mengarah pada "dikoreksi" kurva pada Gambar 6.16. Untuk beberapa logam dan paduan wilayah kurva tegangan-regangan benar dari awal
deformasi plastik ke titik di mana penciutan mulai dapat kira-dikawinkan oleh
Dalam ungkapan ini, K dan n adalah konstanta; nilai-nilai ini akan bervariasi dari paduan untuk paduan dan juga akan tergantung pada kondisi bahan (yaitu, apakah sudah plasminogen tically cacat, dipanaskan, dll). Parameter n sering disebut pengerasan eksponen regangan dan memiliki nilai kurang dari satu. Nilai-nilai n dan K untuk beberapa paduan yang terkandung dalam Tabel 6.4
6.8 RECOVERY ELASTIS SETELAH DEFORMASI PLASTIK
Setelah dibebaskan dari beban selama tes tegangan-regangan, beberapa fraksi dari deformasi
total pulih sebagai regangan elastis. Perilaku ini ditunjukkan pada Gambar 6.17, rekayasa
skema tegangan-regangan plot.During siklus bongkar, kurva jejak dekat jalan garis lurus dari
titik bongkar (titik D), dan kemiringannya hampir identik dengan modulus elastisitas, atau
sejajar dengan bagian-inisiatif elastis esensial dari kurva. Besarnya regangan elastis ini, yang
ulang diperoleh selama bongkar, sesuai dengan pemulihan regangan, seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 6.17. Jika beban diterapkan kembali, kurva akan melintasi
dasarnya bagian linear yang sama dalam arah yang berlawanan untuk bongkar; menghasilkan
akan lagi terjadi pada tingkat stres bongkar muat di mana dimulai. Ada juga akan menjadi
regangan ery lihan elastis terkait dengan fraktur.
6.9 TEKAN, GESER, DAN TORSI
deformasi Tentu saja, logam dapat mengalami deformasi plastik di bawah pengaruh ap- tekan menghujani, geser, dan beban torsional. Mengakibatkan perilaku tegangan-regangan ke dalam wilayah plastik akan mirip dengan tarik mitra (Gambar 6.10a: ing yield- dan lengkungan yang terkait). Namun, untuk kompresi, tidak akan ada Imum Max-, karena penciutan tidak terjadi; Selanjutnya, modus fraktur akan berbeda dengan ketegangan.
6.10 KEKERASAN
sifat mekanik lain yang mungkin penting untuk dipertimbangkan adalah kekerasan, yaitu ukuran resistensi bahan untuk lokal deformasi plastik (misalnya, penyok kecil atau goresan). Uji kekerasan awal didasarkan pada mineral alami dengan skala yang dibangun semata-mata pada kemampuan satu bahan untuk menggaruk lain yang lebih lembut. Sebuah skema kekerasan pengindeksan
kualitatif dan agak sewenang-wenang telah dibuat, disebut skala Mohs, yang berkisar dari 1 di ujung lunak untuk bedak ke 10 untuk berlian. Teknik kekerasan kuantitatif telah dikembangkan selama bertahun-tahun di mana indentor kecil dipaksa masuk ke dalam permukaan material yang akan diuji, dalam kondisi yang terkendali beban dan tingkat application.The kedalaman atau ukuran tion
indenta- yang dihasilkan diukur, yang pada gilirannya berhubungan dengan angka kekerasan; semakin lembut rial-bahan, yang lebih besar dan lebih dalam lekukan, dan semakin rendah nomor indeks kekerasan. Hardnesses diukur hanya relatif (bukan absolut), dan perawatan harus dilakukan ketika membandingkan nilai yang dihitung berdasarkan teknik yang berbeda. Uji kekerasan dilakukan lebih sering daripada uji mekanik lainnya karena beberapa alasan:
Tes Rockwell Hardness Tests13
The Rockwell merupakan metode yang paling umum digunakan untuk mengukur kekerasan karena mereka begitu sederhana untuk melakukan dan tidak memerlukan keahlian khusus. Beberapa skala ent-beda dapat dimanfaatkan dari kemungkinan kombinasi berbagai indenters dan beban yang berbeda-dif-, yang memungkinkan pengujian hampir semua paduan logam (serta beberapa polimer). Indenters termasuk bola bola dan mengeras baja memiliki diameter dan (1.588,3.175,6.350, dan 12.70 mm), dan berlian berbentuk kerucut (Brale) indentor, yang digunakan untuk bahan yang paling sulit. Dengan sistem ini, sejumlah kekerasan ditentukan oleh perbedaan kedalaman penetrasi yang dihasilkan dari penerapan beban minor awal diikuti oleh beban besar yang lebih besar; pemanfaatan beban minor meningkatkan akurasi tes. Berdasarkan besarnya baik beban besar dan kecil, ada dua jenis tes: Rockwell dan dangkal Rockwell. Untuk Rockwell, beban minor adalah 10 kg, sedangkan beban utama 60, 100, dan 150 kg. Setiap skala diwakili oleh ter men- jelaskan alfabet; beberapa terdaftar dengan indentor sesuai dan beban dalam Tabel 6.5 dan 6.6a. Untuk tes dangkal, 3 kg adalah beban kecil; 15, 30, dan 45 kg adalah nilai-nilai beban besar mungkin. Skala ini diidentifikasi oleh 15, 30, atau 45 (sesuai dengan beban), diikuti oleh N, T, W, X, Y atau, tergantung pada indentor. Tes superfisial sering dilakukan pada tipis 6.6 miliar specimens.Table menyajikan beberapa skala dangkal. Ketika menentukan Rockwell dan hardnesses dangkal, baik angka kekerasan dan simbol skala harus ditunjukkan. Skala ditunjuk oleh simbol HR
diikuti oleh identification.14 skala yang tepat Misalnya, 80 HRB merupakan kekerasan
Rockwell dari 80 pada skala B, dan 60 HR30W menunjukkan kekerasan dangkal 60 pada
skala 30W. Untuk setiap skala, hardnesses dapat berkisar hingga 130; Namun, sebagai
nilai-nilai kekerasan naik di atas 100 atau turun di bawah 20 pada skala apapun, mereka menjadi
tidak akurat; dan karena timbangan memiliki beberapa tumpang tindih, dalam situasi seperti
ini yang terbaik adalah memanfaatkan berikutnya lebih keras atau lebih lembut skala.
Ketidakakuratan juga terjadi jika benda uji terlalu tipis, jika lekukan yang dibuat terlalu dekat
spesimen tepi, atau jika dua lekukan yang dibuat terlalu dekat satu sama lain. Ketebalan
spesimen harus setidaknya sepuluh kali kedalaman lekukan, sedangkan tunjangan harus
dibuat untuk setidaknya tiga diameter lekukan antara pusat satu lekukan dan spesimen tepi,
atau ke pusat lekukan kedua. Selain itu, pengujian spesimen ditumpuk satu di atas yang lain
tidak-rekomendasi mended.Also, akurasi tergantung pada lekukan yang dibuat ke permukaan
halus datar. Aparat modern untuk membuat Rockwell pengukuran kekerasan yang otomatis
dikawinkan dan sangat mudah digunakan; kekerasan dibaca langsung, dan setiap pengukuran
hanya membutuhkan beberapa detik. Alat ini juga memungkinkan variasi dalam waktu
variabel beban application.This juga harus dipertimbangkan dalam menafsirkan data
kekerasan.
Brinell Kekerasan Brinell Tests15
Dalam tes, seperti dalam pengukuran Rockwell, keras, indentor bola dipaksa ke permukaan logam yang akan diuji. Diameter dari baja dikeraskan (atau tungsten karbida) indentor adalah 10.00 mm (0.394 in.). Beban Standard berkisar antara 500 dan 3000 kg secara bertahap 500 kg; selama tes, beban dipertahankan konstan untuk waktu tertentu (antara 10 dan 30 s) bahan .Harder
diukur kemudian diubah ke HB num- sesuai ber menggunakan grafik; hanya satu skala digunakan dengan teknik ini. Teknik semi-otomatis untuk mengukur kekerasan Brinell yang tersedia. Ini menggunakan sistem pemindaian optik yang terdiri dari kamera digital yang dipasang di probe ible flex-, yang memungkinkan posisi kamera lebih dari lekukan. Data dari kamera ditransfer ke komputer yang menganalisis indentasi, menentukan ukuran, dan kemudian menghitung jumlah kekerasan Brinell. Untuk teknik ini, persyaratan permukaan akhir biasanya lebih ketat daripada pengukuran manual. Ketebalan maksimum spesimen serta posisi lekukan (relatif terhadap alamiah lainnya tepi imen) dan persyaratan lekukan jarak minimum adalah sama seperti untuk tes Rockwell. Selain itu, lekukan yang terdefinisi dengan baik diperlukan; ini membutuhkan permukaan datar yang halus di mana lekukan dibuat.
Knoop dan Vickers Microindentation Kekerasan Tests17
Dua teknik kekerasan-pengujian lainnya Knoop (diucapkan dan Vickers (kadang-kadang juga disebut berlian piramida). Untuk setiap tes berlian indentor memiliki geometri piramidal sangat kecil dipaksa masuk ke dalam permukaan specimen.Ap- menghujani beban jauh lebih kecil daripada Rockwell dan Brinell, berkisar antara 1 dan 1000 kesan yang dihasilkan g.The diamati di bawah mikroskop dan diukur,. pengukuran ini kemudian diubah menjadi angka kekerasan (Tabel 6.5) spesimen Hati-hati persiapan permukaan (grinding dan polishing) mungkin diperlukan untuk memastikan lekukan yang terdefinisi dengan baik yang mungkin akurat nomor kekerasan Knoop dan Vickers measured.The ditunjuk oleh HK dan HV, masing-masing, 18 dan kekerasan skala untuk kedua teknik yang kurang lebih setara. Knoop dan Vickers disebut sebagai microindentation metode -testing berdasarkan indentor size.Both sangat cocok untuk mengukur kekerasan kecil, yang dipilih spesimen daerah, lebih lanjut, Knoop digunakan untuk pengujian bahan rapuh seperti keramik. (Bagian 12.11). The
microindentation peralatan modern kekerasan-pengujian telah otomatis dengan kopling aparat indentor ke analyzer gambar yang menggabungkan paket komputer dan perangkat lunak. Perangkat lunak ini mengontrol fungsi sistem penting untuk memasukkan lokasi indent, spasi indent,
perhitungan nilai kekerasan, dan plotting data.Teknik kekerasan-pengujian lainnya sering digunakan tapi tidak akan dibahas di sini; ini termasuk microhardness ultrasonik, dan dinamis (Scleroscope), durometer (plastik dan bahan elastomer), dan tests.These awal kekerasan dijelaskan dalam referensi disediakan pada akhir bab ini.
Konversi Kekerasan Fasilitas
untuk mengubah kekerasan diukur pada satu skala ke yang lain adalah yang paling diinginkan. Namun, karena kekerasan bukanlah suatu sifat material yang didefinisikan dengan baik, dan karena perbedaan-perbedaan eksperimental antara berbagai teknik, skema konversi komprehensif belum dibuat. Data konversi Kekerasan telah ditentukan secara eksperimen dan ditemukan tergantung pada jenis bahan dan characteristics.The data konversi yang paling dapat diandalkan ada untuk baja, beberapa di antaranya disajikan pada Gambar 6.18 untuk Knoop, Brinell, Rockwell dan dua skala; skala Mohs juga included.Detailed tabel konversi untuk berbagai logam lain dan paduan
Korelasi antara Kekerasan dan Kekuatan tarik
menunjukkan. Sebagai aturan praktis untuk sebagian besar baja, HB dan kekuatan tarik
terkait sesuai dengan
Properti Variabilitas dan Desain / Keamanan Faktor
6.11 VARIABILITAS MATERIAL PROPERTIES
Pada titik ini akan lebih bermanfaat untuk membahas masalah yang kadang-kadang sulit untuk membuktikan banyak siswa-yaitu teknik, bahwa sifat material yang diukur tidak dalam jumlah yang tepat. Artinya, bahkan jika kita memiliki alat ukur yang paling tepat dan prosedur tes yang sangat terkendali, akan selalu ada beberapa pencar atau variabilitas dalam data yang dikumpulkan dari spesimen dari bahan yang sama. Sebagai contoh, pertimbangkan sejumlah sampel tarik identik yang dibuat dari bar tunggal beberapa paduan logam, yang sampel kemudian tegangan-regangan diuji dalam aparat yang sama. Kami kemungkinan besar akan amati bahwa masing-masing dihasilkan tegangan-regangan plot sedikit berbeda dari others.This akan menyebabkan berbagai modulus elastisitas, kekuatan luluh, dan sepuluh sile kekuatan values.A sejumlah faktor menyebabkan ketidakpastian dalam data diukur .Ini termasuk metode pengujian, variasi dalam prosedur fabrikasi spesimen, bias operator, dan kalibrasi peralatan. Selain itu, inhomogeneities mungkin ada dalam banyak material yang sama, dan / atau sedikit komposisi dan perbedaan lainnya dari banyak banyak. Tentu saja, langkah yang tepat harus diambil untuk meminimalkan kemungkinan kesalahan
pengukuran, dan juga untuk mengurangi faktor-faktor yang menyebabkan variabilitas data. Hal ini juga harus disebutkan bahwa sebaran ada untuk bahan diukur lahan milik lainnya seperti densitas, konduktivitas listrik, dan koefisien ekspansi termal. Hal ini penting bagi insinyur desain untuk
menyadari bahwa pencar dan variabilitas sifat bahan yang tak terelakkan dan harus ditangani dengan tepat. Pada sion occa-, data harus mengalami perawatan statistik dan probabilitas ditentukan. Misalnya, alih-alih mengajukan pertanyaan, "Apakah kekuatan fraktur paduan ini?" Insinyur harus terbiasa mengajukan pertanyaan, "Berapa probabilitas kegagalan paduan ini di bawah keadaan yang diberikan?" Hal ini sering diinginkan untuk menentukan nilai khas dan tingkat dispersi (atau ter scat-) untuk beberapa properti diukur; seperti umumnya dilakukan dengan mengambil av erage dan deviasi standar, masing-masing.
Perhitungan Rata-rata dan Deviasi Standar Nilai Sebuah nilai rata-rata diperoleh dengan membagi jumlah semua nilai yang terukur dengan jumlah pengukuran yang dilakukan. Dalam istilah
matematika, rata-rata dari beberapa parameter x adalah (6.21)
di mana n adalah jumlah observasi atau pengukuran dan xi adalah nilai dari pengukuran Kreta dis. Selain itu, standar deviasi s ditentukan dengan menggunakan ekspresi berikut:
6.12 DESAIN / KESELAMATAN FAKTOR
ada pemeriksaan secara rutin untuk mendeteksi keberadaan kekurangan dan, bila perlu, aman menghapus atau perbaikan komponen. (Topik ini dibahas dalam Bab 8, Kegagalan-khususnya Bagian 8.5.) Untuk situasi statis kurang kritis dan ketika bahan yang sulit digunakan, stres desain,? D, diambil sebagai sc tingkat stres dihitung (atas dasar perkiraan beban maksimum) dikalikan dengan faktor desain, N ?; yaitu,
Atau, stres aman atau stres kerja,? W, digunakan sebagai pengganti stres
desain. Stres yang aman ini didasarkan pada kekuatan yield material dan didefinisikan
sebagai kekuatan luluh dibagi dengan faktor keamanan, N, atau
(6.24)
Pemanfaatan desain stres (Persamaan 6.23) biasanya disukai karena didasarkan pada
maksimum diantisipasi stres bukan kekuatan yield material diterapkan; biasanya ada
ketidakpastian yang lebih besar dalam memperkirakan tingkat stres ini daripada dalam
spesifikasi kekuatan luluh. Namun, dalam pembahasan teks ini, kita prihatin dengan
faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan yield logam al loys, bukan dalam penentuan tegangan
diterapkan; oleh karena itu, diskusi berhasil akan berurusan dengan tekanan kerja dan faktor
keselamatan. Pilihan nilai yang sesuai dari N diperlukan. Jika N terlalu besar, maka com-
ponent overdesign akan menghasilkan; yaitu, baik materi terlalu banyak atau paduan
memiliki kekuatan lebih tinggi dari yang diperlukan akan used.Values biasanya berkisar
antara 1,2 dan 4,0. Pemilihan N akan tergantung pada sejumlah faktor, termasuk ekonomi,,
dulunya pengalaman ous, akurasi yang kekuatan mekanik dan sifat material dapat ditentukan,
dan, yang paling penting, konsekuensi dari kegagalan dalam hal hilangnya nyawa dan / atau
kerusakan properti. Karena nilai-nilai N besar mengakibatkan peningkatan biaya rial-bahan
dan berat, desainer struktural bergerak menuju menggunakan material-material yang lebih
keras dengan berlebihan (dan inspectable) desain, di mana layak secara ekonomis.
RINGKASAN Pendahuluan
• Tiga faktor yang harus dipertimbangkan dalam merancang tes laboratorium untuk menilai
karakteristik mekanik bahan untuk menggunakan layanan ini adalah sifat dari beban yang diterapkan (misalnya, ketegangan, kompresi, geser), durasi beban, dan kondisi lingkungan.
Konsep Stres dan Regangan
• Untuk pemuatan dalam ketegangan dan kompresi; Rekayasa stres didefinisikan sebagai beban sesaat dibagi dengan spesimen inal orig- luas penampang (Persamaan 6.1). Rekayasa ketegangan? dinyatakan sebagai perubahan panjang (ke arah aplikasi beban) dibagi dengan panjang aslinya (Persamaan 6.2).
Perilaku Tegangan-Regangan
Untuk bahan isotropik, geser dan modulus elastisitas dan rasio Poisson terkait sesuai dengan
Persamaan 6.9.
Properti tarik
• Fenomena menghasilkan terjadi pada awal plastik atau mation penggundulan hutan permanen. • Kekuatan Yield merupakan indikasi dari tegangan di mana deformasi plastik dimulai. Bagi sebagian besar kekuatan bahan hasil ditentukan dari plot tegangan-regangan dengan menggunakan 0,002 regangan teknik offset. • Kekuatan tarik diambil sebagai tingkat stres pada titik maksimum pada kurva neering tegangan-regangan Engineered; itu merupakan tegangan tarik maksimum yang dapat ditopang oleh spesimen. • Untuk sebagian besar bahan logam, di maxima pada kurva tegangan-regangan mereka, penyempitan kecil atau leher mulai terbentuk di beberapa titik pada spesimen deformasi. Semua deformasi berikutnya terjadi kemudian dengan penyempitan daerah leher ini, di mana fraktur titik akhirnya terjadi. • Daktilitas adalah ukuran sejauh mana suatu material plastis akan merusak pada saat fraktur terjadi. • Secara kuantitatif, daktilitas diukur dari segi persen elongasi dan pengurangan di daerah. Persen pemanjangan (% EL) adalah ukuran dari strain plastik di fraktur (Equa-tion 6.11). Persen pengurangan di daerah (% RA) dapat dihitung menurut Equa- (Equa-tion 6.12. • Hasil dan tarik kekuatan dan daktilitas sensitif terhadap setiap deformasi sebelumnya, kehadiran kotoran, dan / atau treatment.Modulus panas elastisitas relatip atively sensitif terhadap kondisi ini. • Dengan meningkatnya suhu, nilai modulus elastisitas serta tarik dan kekuatan yield menurun, sedangkan kenaikan daktilitas. • Modulus ketahanan adalah energi regangan per satuan volume material yang dibutuhkan untuk menekankan bahan ke titik menghasilkan-atau daerah di bawah bagian elastis dari kurva tegangan-regangan rekayasa. Untuk logam yang menampilkan perilaku-linear elastis, nilainya dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan 6.14. • Ukuran ketangguhan adalah energi yang diserap selama fraktur dari rial-bahan, yang diukur dengan area di bawah kurva tegangan-regangan rekayasa seluruh. Logam ulet biasanya lebih tangguh daripada yang rapuh.
Benar Stres dan Regangan • Benar stres (? T) didefinisikan sebagai beban diterapkan seketika dibagi dengan luas penampang in stantaneous (Persamaan 6.15). • Benar regangan (? T) adalah sama dengan logaritma natural dari rasio sesaat dan asli panjang spesimen per Persamaan 6.16. • Untuk beberapa logam dari awal deformasi plastik untuk terjadinya penciutan, stres benar dan regangan sejati terkait dengan Persamaan 6.19.
