14 0 936 KB
LAPORAN PRAKTEK βUJI LENGKUNGβ
Di susun oleh: Nama
: Riyan Phanama
NIM
: D1131141004
LABORATORIUM PENGUJIAN BAHAN POLITEKNIK NEGERI PONTIANANK TAHUN 2018
A. TUJUAN Adapun tujuan dari dilakukannya praktikum pengujian lengkung pada bahan adalah sebagai berikut : 1) Mahasiswa dapat mempelajari defleksi yang terjadi pada batang. 2) Mahasiswa dapat mempelajari pengaruh momen inersia. 3) Mahasiswa dapat mempelajari pengaruh pembebanan dan letak tumpuan. 4) Mahasiswa dapat menghitung modulus elastisitas bahan. 5) Mahasiswa dapat membuat diagram pembebanan dengan defleksi .
B. DASAR TEORI Apabila suatu benda uji dibengkokkan, maka akan terjadi perubahan bentuk pada bagian yang dibengkokkan. Bagian luar akan mendapat tarikan sedangkan bagian dalam akan mendapat tekanan dan bagian tengah netral. Besarnya defleksi yang terjadi tergantung dari jenis bahan, dimensi bahan dan beban yang diberikan. Pada pengujian lengkung ini defleksi atau lenturan yang terjadi dapat diukur dengan dial indikator, kemudian hasilnya dapat digunakan untuk menghitung modulus elastisitas bahan uji tersebut. Menurut ilmu gaya, defleksi atau lenturan dapat dihitung berdasarkan rumus-rumus dibawah ini : 1) Rumus Beban dengan Jarak Tumpuan sama
a=b π
π΄ = π
π΅ = πΈ=
πΉ 2
πΉ. πΏ3 48. βπ¦. πΌ
Gambar 1. Balok tumpuan berbeban di tengah Dimana: F = Beban (N)
E = Modulus Elastisitas (N/mm2)
L = jarak antara titik tumpuan (mm)
Ξy = defleksi (mm)
I = Momen Inersia (I)
2) Rumus Beban dengan Jarak Tumpuan tidak ditengah aβ b π
π΄ =
πΉ. π πΉ. π ; π
π΅ = πΏ πΏ
π2 π 2 πΉ πΈ= 3. βπ¦. πΏ. πΌ Gambar 2 Balok tumpuan berbeban tak di tengah
3) Momen inersia dan momen tahanan a) Penampang persegi
1 πβ3 12 1 ππ¦ = πβ2 6 πΌπ¦ =
Gambar 3 Penampang Persegi sumbu y-y
1 3 π β 12 1 ππ₯ = π 2 β 6 πΌπ₯ =
Gambar 4 Penampang Persegi sumbu x-x
C. PERLENGKAPAN PRAKTEK Adapun perlengkapan yang digunakan dalam melakukan praktek uji tekan adalah : 1) Universal Testing Machine 2) Dynamometer 3) Vernier Caliper 4) Micrometer 5) Test Piece 6) Spidol permanen 7) High Gauge 8) Dial Indikator 9) Surface Plate 10) V block dan klem
D. KESELAMATAN KERJA Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam melakukan uji tarik yaitu : 1) Pelajari job sheet terlebih dahulu sebelum praktek 2) Gunakan pakaian praktikum dan sepatu kulit 3) Jangan merokok dan makan waktu praktek 4) Tanyakan pada pembimbing praktikum hal-hal yang belum jelas
E. PROSEDUR PERCOBAAN Adapun prosedur dalam melakukan percobaan adalah : 1) Pengukuran lenturan dengan penampang persegi panjang a) Persiapkan peralatan yang digunakan b) Ukur batang benda uji c) Hidupkan mesin hidrolik dengan menekan βpump onβ sehingga βpump lampβ menyala. d) Biarkan beberapa menit (Β± 15 menit) sebagai pemanasan awal mesin e) Pasang roda penumpu dengan posisi a=b=125 mm f) Tempatkan batang uji dengan sumbu y -y mendatar g) Gerakan mesin hingga benda uji menyentuh penekan, catat kenaikan bebannya. h) Atur dial indikator pada posisi nol. i) Naikkan beban setiap 200 N secara bertahap dan catat defleksinya pada saat itu
j) Pemberian beban jangan melebihi 2600 N k) Beban turunkan kembali dan catat defleksinya l) Gambar diagram dari data diatas. 2) Pengukuran lenturan dengan penampang persegi panjang. Langkah-langkahnya sama seperti no. 1 tetapi posisi a # b (a= 100 mm, b= 150 mm) 3) Pengukuran lenturan dengan penampang persegi Panjang. Langkah-langkahnya sama seperti no. 1 tetapi disini batang uji pada sumbu x-x tegak 4) Pengukuran lenturan dengan penampang persegi panjang 5) Langkah-langkahnya sama seperti no. 1 tetapi disini batang uji pada sumbu x-x tegak dengan a # b 6) Pengukuran lenturan dengan penampang bulat Langkah-langkahnya sama seperti no. 1 dengan a = b 7) Pengukuran lenturan dengan penampang bulat Langkah-langkahnya sama seperti no. 1 dengan a # b 8) Setelah selesai melakukan percobaan mesin hidrolik dimatikan dengan menekan βpump offβ sehingga βpump lampβ padam.
F. DATA PENGAMATAN 1. Data Pengujian ST. 37 Penampang Persegi a. Beban di tengah
y
x 25,05 25,25
Gambar 5 Pengujian dengan beban di tengah penampang persegi
Tabel 1 Data pengujian lengkung beban di tengah penampang sumbu y-y No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Arah Gaya
Naik
Gaya 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600
Ξy 0 0,02 0,04 0,055 0,07 0,085 0,1 0,115 0,13 0,145 0,16 0,175 0,19 0,205
Arah Gaya
Turun
Gaya 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
Ξy 0,205 0,19 0,18 0,17 0,155 0,14 0,125 0,11 0,095 0,08 0,06 0,045 0,03 0
b. Beban tak di tengah
Gambar 6 Pengujian dan pengolahan data tidak di tengah pada penampang persegi
Tabel 2 Data pengujian lengkung beban di tak tengah penampang sumbu y-y No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Arah Gaya
Naik
Gaya (F) 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600
Ξy (mm) 0 0,02 0,04 0,055 0,07 0,085 0,1 0,115 0,13 0,145 0,16 0,175 0,19 0,205
Arah Gaya
Turun
Gaya (F) 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
Ξy (mm) 0,205 0,19 0,18 0,17 0,155 0,14 0,125 0,11 0,095 0,08 0,06 0,045 0,03 0
2. Data Pengujian Kuningan a. Beban di tengah
Gambar 7. Pengujian dan pengolahan data tidak di tengah pada penampang persegi
Tabel 3 Data pengujian lengkung beban di tengah penampang sumbu y-y No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Arah Gaya
Naik
Gaya (F) 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600
Ξy (mm) 0 0,03 0,06 0,09 0,12 0,14 0,175 0,2 0,23 0,26 0,29 0,31 0,34 0,365
Arah Gaya
Turun
Gaya (F) 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
Ξy (mm) 0,365 0,35 0,325 0,3 0,27 0,24 0,21 0,19 0,16 0,13 0,1 0,075 0,055 0
b. Beban tak di tengah
Gambar 8. Pengujian dan pengolahan data tidak di tengah pada penampang persegi
Tabel 4 Data pengujian lengkung beban di tak tengah penampang sumbu y-y No
Arah Gaya
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Gaya (F) 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600
Naik
Ξy (mm) 0 0,07 0,09 0,12 0,15 0,17 0,195 0,22 0,245 0,27 0,295 0,32 0,34 0,36
Arah Gaya
Turun
Gaya (F) 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
Ξy (mm) 0,36 0,35 0,325 0,3 0,28 0,25 0,23 0,205 0,18 0,155 0,13 0,1 0,08 0
G. PENGOLAHAN DATA Dari hasil pengujian yang telah dilaksanakan dengan data data di atas, maka dapatlah diolah seperti contoh perhitingan di bawah ini. 1. Pengolahan Data Bahan ST. 37 Dengan Penampang Persegi a. Beban di tengah Diketahui dari data yaitu b = 25,25 mm ; h =25,05 mm dan g = 10 m/s2 Jarak tumpuan dengan beban a=b=250 mm, sedangkan sebagai contoh perhitungan di ambil salah satu data dengan F = 2600 N, Ξy= 0,36 mm ο· Menghitung beban yang di terima tumpuan Yaitu: π
π΄ = π
π =
πΉ 2600 = = 1300 π 2 2
ο· Menghitung Momen inersia y-y Yaitu : 1 . π. β3 = ππ4 12 1 πΌπ¦ = . (25,25ππ). (25,05ππ3 ) = 33075,26 ππ4 12
πΌπ¦ =
ο· Menghitung Momen tahanan Yaitu: 1 . π. β2 = ππ4 6 1 = . (25,25ππ). (25,05ππ2 ) = 66150,53 ππ3 6
ππ¦βπ¦ = ππ¦βπ¦
ο· Menghitung Modulus Elastisitas Yaitu : πΈ=
πΉ. πΏ3 2600. 2502 π = = 124823,1 48. βπ¦. πΌ 3. (0,36). 250. (33075,26) ππ2
Tabel 5 Data hasil perhitungan pengujian lengkung beban di tengah penampang persegi No Arah Gaya Ξy Elastisitas Arah Gaya (F) (mm) (N/mm2) Gaya 1 0 0 0,00 2 200 0,07 98418,21 3 400 0,09 98418,21 4 600 0,12 107365,32 5 800 0,15 112477,95 6 1000 0,17 115786,13 7 1200 0,195 118101,85 Turun Naik 8 1400 0,22 119813,47 9 1600 0,245 121130,10 10 1800 0,27 122174,33 11 2000 0,295 123022,76 12 2200 0,32 123725,75 13 2400 0,34 124317,74 14 2600 0,36 124823,10
Gaya (F) 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
Ξy (mm) 0,36 0,35 0,325 0,3 0,28 0,25 0,23 0,205 0,18 0,155 0,13 0,1 0,08 0
Elastisitas (N/mm2) 124823,10 124317,74 120288,92 115786,13 114292,11 112477,95 110228,40 107365,32 103598,12 98418,21 98418,21 87482,85 65612,14 0,00
ο· Menghitung Elastisitas Rata-Rata Dari Tabel 5 di atas maka β πΈ 1509574,92 π = = 107826,781 π 14 ππ2 β πΈ 1383109,2 π = = = 98793,51 π 14 ππ2
πΈππππ πππ‘πβπππ‘π = πΈπ‘π’ππ’π πππ‘πβπππ‘π
ο· Grafik Gaya (N)
3000
Grafik Hubungan Gaya dan defleksi
2500 2000
1500 1000 500
Ξy (mm)
0 0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
Gambar 9. Grafik Hubungan Gaya dan defleksi bahan uji penampang persegi dengan beban ditengah.
b. Beban tak di tengah Diketahui dari data yaitu b = 25,25 mm ; h =25,05 mm dan g = 10 m/s2 Jarak tumpuan dengan beban a=150 mm b=100 mm, sedangkan sebagai contoh perhitungan di ambil salah satu data dengan F = 2600 N, ο· Menghitung beban yang di terima tumpuan Yaitu: π
π΄ = π
π =
πΉ 2600 = = 1300 π 2 2
ο· Menghitung Momen inersia y-y Yaitu : 1 . π. β3 = ππ4 12 1 πΌπ¦ = . (25,25ππ). (25,05ππ3 ) = 33075,26 ππ4 12
πΌπ¦ =
ο· Menghitung Momen tahanan Yaitu: 1 . π. β2 = ππ4 6 1 = . (25,25ππ). (25,05ππ2 ) = 66150,53 ππ3 6
ππ¦βπ¦ = ππ¦βπ¦
ο· Menghitung Modulus Elastisitas Yaitu : πΈ=
πΉ. π2 . π 2 2600. 1502 . 1002 π = = 115036,96 3. βπ¦. πΏ. πΌ 3. (0,36). 250. (33075,26) ππ2
Tabel 6 Data hasil perhitungan pengujian lengkung beban di tidak tengah penampang persegi No Arah Gaya Ξy Elastisitas Arah Gaya (F) (mm) (N/mm2) Gaya 1 0 0 0,00 2 200 0,02 90702,22 3 400 0,04 90702,22 4 600 0,055 98947,88 5 800 0,07 103659,68 6 1000 0,085 106708,50 7 1200 0,1 108842,67 Turun Naik 8 1400 0,115 110420,10 9 1600 0,13 111633,50 10 1800 0,145 112595,86 11 2000 0,16 113377,78 12 2200 0,175 114025,65 13 2400 0,19 114571,23 14 2600 0,205 115036,96
Gaya (F) 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
Ξy (mm) 0,205 0,19 0,18 0,17 0,155 0,14 0,125 0,11 0,095 0,08 0,06 0,045 0,03 0
Elastisitas (N/mm2) 115036,96 114571,23 110858,27 106708,50 105331,61 103659,68 101586,49 98947,88 95476,02 90702,22 90702,22 80624,20 60468,15 0,00
ο· Menghitung Elastisitas Rata-Rata Dari Tabel 6 di atas maka πΈππππ πππ‘πβπππ‘π =
β πΈ 1506261,22 π = = 107590,087 π 14 ππ2
πΈπ‘π’ππ’π πππ‘πβπππ‘π =
β πΈ 1274673,44 π = = 95210,6319 π 91048,1027 ππ2
ο· Grafik Gaya (N)
Grafik Hubungan Tegangan dan Defleksi
3000 2500 2000 1500 1000 500
Ξy
0 0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
Gambar 10. Grafik Hubungan Gaya dan defleksi bahan uji penampang persegi dengan beban tak di tengah.
2. Pengolahan Data Bahan Kuningan Dengan Penampang Persegi a. Beban di tengah Diketahui dari data yaitu b = 25,4 mm ; h =25,45 mm dan g = 10 m/s2 Jarak tumpuan dengan beban a = b = 250 mm, sedangkan sebagai contoh perhitungan di ambil salah satu data dengan F = 2600 N, Ξy= 0,36 mm ο· Menghitung beban yang di terima tumpuan Yaitu: π
π΄ = π
π =
πΉ 2600 = = 1300 π 2 2
ο· Menghitung Momen inersia y-y Yaitu : 1 . π. β3 = ππ4 12 1 πΌπ¦ = . (25,4π). (25,45ππ3 ) = 34754,23ππ4 12 πΌπ¦ =
ο· Menghitung Momen tahanan Yaitu: 1 ππ¦βπ¦ = . π. β2 = ππ4 6 1 ππ¦βπ¦ = . (25,4ππ). (25,45ππ2 ) = 2741,941 ππ3 6 ο· Menghitung Modulus Elastisitas Yaitu : πΈ=
πΉ. πΏ3 2600. 2502 π = = 66719,32 48. βπ¦. πΌ 3. (0,365). 250. (34754,23) ππ2
Tabel 7 Data hasil perhitungan pengujian lengkung beban di tengah penampang persegi No Arah Gaya Ξy Elastisitas Arah Gaya (F) (mm) (N/mm2) Gaya 1 0 0 0,00 2 200 0,03 62442,44 3 400 0,06 62442,44 4 600 0,09 62442,44 5 800 0,12 62442,44 6 1000 0,14 66902,61 7 1200 0,175 64226,51 Turun Naik 8 1400 0,2 65564,56 9 1600 0,23 65157,32 10 1800 0,26 64844,07 11 2000 0,29 64595,62 12 2200 0,31 66470,98 13 2400 0,34 66115,52 14 2600 0,365 66719,32
Gaya (F) 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
Ξy (mm) 0,365 0,35 0,325 0,3 0,27 0,24 0,21 0,19 0,16 0,13 0,1 0,075 0,055 0
Elastisitas (N/mm2) 66719,32 64226,51 63403,09 62442,44 62442,44 62442,44 62442,44 59155,99 58539,78 57639,17 56198,19 49953,95 34059,51 0,00
ο· Menghitung Elastisitas Rata-Rata Dari Tabel 7 di atas maka β πΈ 849366,25 π = = 600026,16 π 14 ππ2 β πΈ 759665,26 π = = = 54261,804 π 14 ππ2
πΈππππ πππ‘πβπππ‘π = πΈπ‘π’ππ’π πππ‘πβπππ‘π
ο· Grafik Grafik Hubungan Gaya dan Defleksi Gaya (N) 3000 2500 2000 1500 1000 500
Ξy
0 0
0.1
0.2
0.3
0.4
Gambar 11. Grafik Hubungan Gaya dan defleksi bahan uji penampang persegi dengan beban ditengah.
b. Beban tak di tengah Diketahui dari data yaitu b = 25,4 mm ; h =25,45 mm dan g = 10 m/s2 Jarak tumpuan dengan beban a = b = 250 mm, sedangkan sebagai contoh perhitungan di ambil salah satu data dengan F = 2600 N, Ξy= 0,36 mm ο· Menghitung beban yang di terima tumpuan Yaitu: π
π΄ = π
π =
πΉ 2600 = = 1300 π 2 2
ο· Menghitung Momen inersia y-y Yaitu : 1 . π. β3 = ππ4 12 1 πΌπ¦ = . (25,4π). (25,45ππ3 ) = 34754,23ππ4 12 πΌπ¦ =
ο· Menghitung Momen tahanan Yaitu: 1 ππ¦βπ¦ = . π. β2 = ππ4 6 1 ππ¦βπ¦ = . (25,4ππ). (25,45ππ2 ) = 2741,941 ππ3 6 ο· Menghitung Modulus Elastisitas Yaitu : πΈ=
πΉ. π2 π 2 2600. 1252 . 1002 π = = 62342,53 3. βπ¦. πΏ. πΌ 3. (0,36). 250. (34754,23) ππ2
Tabel 8 Data hasil perhitungan pengujian lengkung beban di tengah penampang persegi No Arah Gaya Ξy Elastisitas Arah Gaya (F) (mm) (N/mm2) Gaya 1 0 0 0,00 2 200 0,07 24662,98 3 400 0,09 38364,63 4 600 0,12 43160,21 5 800 0,15 46037,56 6 1000 0,17 50776,72 7 1200 0,195 53120,26 Turun Naik 8 1400 0,22 54931,18 9 1600 0,245 56372,52 10 1800 0,27 57546,95 11 2000 0,295 58522,32 12 2200 0,32 59345,29 13 2400 0,34 60932,06 14 2600 0,36 62342,53
Gaya (F) 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0
Ξy (mm) 0,36 0,35 0,325 0,3 0,28 0,25 0,23 0,205 0,18 0,155 0,13 0,1 0,08 0
Elastisitas (N/mm2) 62342,53 59191,15 58432,29 57546,95 55491,70 55245,07 52542,87 50529,03 47955,79 44552,48 39840,20 34528,17 21580,11 0,00
ο· Menghitung Elastisitas Rata-Rata Dari Tabel 8 di atas maka β πΈ 666115,22 π = = 47579,65 π 14 ππ2 β πΈ 639778,32 π = = = 45698,45 π 14 ππ2
πΈππππ πππ‘πβπππ‘π = πΈπ‘π’ππ’π πππ‘πβπππ‘π
ο·
Grafik
Gaya (N)
Grafik Hubungan Gaya dan Defleksi
3000 2500 2000 1500 1000 500
Ξy
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
Gambar 12. Grafik Hubungan Gaya dan defleksi bahan uji penampang persegi dengan beban tak di tengah.
H. ANALISA Pada pengujian kali ini, metode yang digunakan yaitu Three Point Bending, dimana momen tekan maksimumnya berada pada satu titik. Pengujian bending dilakukan untuk mengetahui nilai modulus elastisitas suatu material suatu material. Pada pengujian ini pun terdapat fenomena yang dapat diamati, yaitu deformasi plastis. Fenomena tersebut dintandai dengan adanya defleksi pada spesimen ketika diberi beban secara perlahan. Saat pengujian lengkung pada posisi tumpuan yang sama panjang, didapatkan nilai modulus elastisitas baja ST37 sebesar 124823,10 (N/mm2) dan modulus elasitas kuningan sebesar 66719,32 (N/mm2) dengan memberikan beban secara bertahap, tidak sekaligus dalam satu kali tekan hingga 2600N. Saat pengujian lengkung sama pada posisi tumpuan yang tidak sama panjang, mengalami lengkungan yang tidak sama karena posisi bahan uji yang diberi deformasi yaitu pada benda uji yang lebih pendek(panjang 100 mm), diapatkan didapatkan nilai modulus elastisitas baja ST37 sebesar 115036,96 (N/mm2) dan modulus elasitas kuningan sebesar 62342,53 (N/mm2) dengan
memberikan beban secara bertahap, tidak sekaligus dalam satu kali tekan hingga 2600N.
I. KESIMPULAN Dari hasil pengujian pada penampang bulat dan persegi panjang yang memiliki dua tumpuan yang berbeda pada benda uji yang diberikan gaya yang sama 2600N, namun defleksi yang terjadi dari setiap benda uji sangat berbeda dikarenakan berbeda tumpuan dan bahan yang di uji. Kesimpulan lain dari pengujian bending adalah sebagai berikut : a) Beban di tengah 1) Nilai modulus elastisitas baja ST37 yang didapatkan adalah sebesar 115036,96 (N/mm2). 2) Nilai modulus elastisitas baja kuningan yang didapatkan adalah sebesar 66719,32 (N/mm2). b) Beban tidak ditengah 1) Nilai modulus elastisitas baja ST37 yang didapatkan adalah sebesar 124823,10 (N/mm2). 2) Nilai modulus elastisitas baja kuningan yang didapatkan adalah sebesar 62342,53 (N/mm2). Pada bahan ST.37 , benda uji mengalami defleksi lebih besar sedangkan pada bahan Kuningan, lebih rendah dikarenakan bahan kuningan lebih getas . Semakin besar gaya yang diberikan sampai titik elastisitas maka semakin besar lengkungan yang terjadi.