RSS

Faktor yang Menentukan Harga Fracture Toughness Material

07 Jan

Pada dasarnya setiap unsur logam memiliki batas kemampuan yang berbeda beda. Batas kemampuan tersebut dapat diakibatkan oleh sifat mekanik, komposisi kimia dan lain sebagainya. Jika suatu material diberikan beban diluar kemampuannya maka material tersebut akan berpotensial memiliki kegagalan. Harga kegagalan inilah yang akan menjadi indikasi material tersebut untuk layak digunakan ataupun tidak. Oleh karena itu diberikan estimasi kegagalan dengan cara yang disebut fracture mekanik yang mana harga ini ditinjau dari tiap elemen dari material. Diharapkan dengan dilakukannya fracture mekanik akan bertujuan untuk menentukan tegangan sisa dari retak yang ada, ukuran kritis dari keretakan, waktu yang dibutuhkan keretakan hingga menjadi kritis, ukuran dari preexiting flaw yang diizinkan serta interval dari inspeksi material. Oleh karenanya dalam fracture mechanic terdapat hubungan erat antara stress yang terjadi, flaw size dan fracture toughness. Dalam hal ini akan dijelaskan beberapa faktor yang berpengaruh besar pada fracture toughness karena dengan adanya fracture toughness, maka flaw size akan dapat ditentukan.

Fracture toughness merupakan indikasi dari stress yang terjadi pada material yang memproprogasikan preexiting flaw. Harga salah satu nilai material properties yang sangat penting khususnya pada saat dimana ukuran cacat  tidak didapatkan secara utuh ketika proses berlangsung, pabrikasi atau pada saat material digunakan. Cacat tersebut akan terus berlanjut dan berpotensi dalam menjalarnya keretakan, yang disebabkan oleh metalurgical inclussion, weld defect, desain discontinuity,  atau lain sebagainya. Semenjak ilmuan tidak dapat memastikan secara utuh besarnya kepecahan yang terjadi, cara ini merupakan cara praktis untuk mengasumsikan pendekatan kegagalan melalui fracture toughnes.

Salah satu parameter fracture toughnes adalah Stress Intensity Factor (SIF) biasanya faktor ini yang menentukan kepecahan dari materi. SIF adalah satu fungsi stress, ukuran retak, dan geometri struktural. Faktor intensitas penekanan mungkin diwakili oleh persamaan berikut:

Where: KI is the fracture toughness in
s is the applied stress in MPa or psi
a is the crack length in meters or inches
B is a crack length and component geometry factor that is different for each specimen and is dimensionless
Beberapa faktor yang menentukan harga fracture toughness antara lain adalah
Ukuran ketebalan material

Ukuran ketebalan material sangat berpengaruh pada harga fracture toughnes dikarnakan dengan berubahnya harga ketebalan material, maka harga KIC pun ikut berubah. Semua specimen pada umumnya memiliki proporsi standar tetapi untuk ukuran ketebalan yang berbeda memiliki harga Kic yang berbeda pula. Hasil ini dikarenakan stress yang terjadi memberikan penekanan terhadap tebalnya B pada material sehingga terjadi yield yang tinggi sehingga ketebalan mencapai dimensi yang kritis . dari gambar dibawah terlihat bahwa plain strain dan ketebalan berpengaruh besar hingga fractur maksimum terbatas pada Kic pada plane strain

Plane-Strain merupakan kondisi dari body material dimana

Karena fracture toughnes merupakan skala parameter perubahan retak material yang menjadi britle yang rentan terhadap sedikit retak bervariasi dan gemetri yang berbeda dimana magnitude dari tensile stress diujung retak memberikan kepecahan diliuar stress kritis yang mengakibatkan terbentuknya retak, jelasnya fracture toughness tersebut berbeda dari stress intensity factor (SIF) karena SIF dinilai dari geometri dan bebean yang dialami material sedangkan fracture toughness dinilai dari lingkungan, suhu, beban yang diterima pada saat material bekerja.

Plan stress and plan strain

Ketika satu materi dengan satu rekahan diisi di tegangan, tension melalui  plastis strain stress yield dilebihi pada daerah dekat ujung retak. Bahan pada ujung retak menekan bidang, yang diletakkan dekat dengan satu permukaan bebas, dapat mengubah bentuk secara lateral menyamping (pada z. arah dari image) karena di situ dapat tidak ada normal stress ke permukaan. keadaan ini cenderung cenderung menekan  secara biaxial dan pecah bahan pada satu etika yang terbentuk dengan sudut 45o. Kondisi ini disebut “ plan stress” dan ini terjadi di secara relatif dimana stress terjadi melalui ketebalanyang  tidak dapat bervariasi

Bagaimanapun material menjalarkan retaknya dipermukaan bebas dari komponen ketebalan relative yang menyebabkan ketidakbebasan dalam melakukan deformasi yang berpengaruh pada struktur material. Daerah strees dalam kondisi tersebut mengalami pembebasan ke daerah triaxial yang bernilaikan kosong pada strain perpendicular terhadap keduanya sehingga stress dan arah dari perkembangan retak suatu materi diberi tegangan. Kondisi ini disebut “ plan strain ”

Keelastisan

Keelastisan suatu material pun berpengaruh terhadap fracture toughness karena strukturnya yang elastis sehingga tidak mudah retak. Keelastisan ini terdapat pada plastic zone ketika material memiliki keretakan. Plastic zone terdapat pada ujung retak pada material. Sifat plstis pada material memiliki strain energy untuk menentukan harga fracture touhgness, strain energy ini merupakan elemen dari beban yang diterima Fracture toughness dari satu materi biasanya membedakan dengan dua arah. Oleh sebab itu, ini bertujuan untuk menetapkan orientasi spesimen dari retak oleh satu material. Harga Kic pun terlihat bahwa nilainya dipengaruhi oleh elastic loading terhadap displasmen atau geometri material tersebut.

 
Tinggalkan komentar

Ditulis oleh pada 7 Januari 2012 in Ilmu Lanjutan

 

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

 
%d blogger menyukai ini: