Diagram Tegangan Regangan Pada Mekanika Bahan

Diagram Tegangan Regangan

Setelah melakukan uji tarik atau tekan dan menentukan tegangan dan regangan pada material, kita dapat memplot diagram tegangan dan regangan. Diagram tegangan-regangan merupakan karakteristik dari bahan yang diuji dan memberikan informasi penting tentang besaran mekanis dan jenis perilaku.

Gambar diagram tegangan regangan

Diagram dimulai dengan garis lurus dari pusat sumbu 0 ke titik A, hubungan antara tegangan dan regangan pada daerah ini linier dan proporsional, dimana titik A tegangan maksimum, tidak terjadi perubahan bentuk ketika beban diberikan disebut batas elastis, jadi tegangan di A disebut limit proporsional, dan OA disebut daerah elastis. Dengan meningkatnya tegangan hingga melewati limit proporsional, maka regangan mulai meningkat secara lebih cepat untuk setiap pertambahan tegangan. Dengan demikian kurva tegangan-regangan mempunyai kemiringan yang berangsur-angsur semakin kecil sampai pada titik B kurva tersebut menjadi horisontal.

Mulai dari titik B terjadi perpanjangan yang cukup besar pada benda uji tanpa adanya pertambahan gaya tarik (dari B ke C), fenomena ini disebut luluh dari bahan, dan titik B disebut titik luluh. Di daerah antara B dan C, bahan menjadi plastis sempurna, yang berarti bahwa bahan terdeformasi tanpa adanya pertambahan beban. Sesudah mengalami regangan besar yang terjadi selama peluluhan di daerah BC, baja mulai mengalami pengerasan regang (strain hardening). Perpanjangan benda di daerah ini membutuhkan peningkatan beban tarik, sehingga diagram tegangan-regangan mempunyai kemiringan positif dari C ke D, dan beban pada akhirnya mencapai harga maksimum, dan tegangan di titik D disebut tegangan ultimate. Penarikan batang lebih lanjut akan disertai dengan pengurangan beban dan akhirnya terjadi putus/patah di suatu titik yaitu pada titik E.

Pada kurva tegangan regangan dapat diperoleh informasi seperti berikut:

1. Batas proporsional (proportional limit), yaitu tegangan maksimum yang terjadi selama diberikan beban, sehingga tegangan merupakan fungsi linier dari regangan.
2. Batas elastis (elastic limit), yaitu tegangan maksimum yang terjadi selama diberikan beban, sehingga tidak terjadi perubahan bentuk atau deformasi ketika pembebanan dipindahkan.
3. Titik leleh, yaitu titik dimana terjadi peningkatan atau penambahan regangan tanpa adanya penambahan tegangan. Setelah pembebanan mencapai titik leleh, maka selanjutnya dikatakan terjadi kelelehan.
4. Tegangan maksimum, terjadi dimana titik maksimum pada kurva diketahui sebagai tegangan maksimum atau tegangan puncak dari bahan.
5. Tegangan putus, terjadi di titik dimana tegangan putus dari bahan.
6. Keuletan, yaitu suatu sifat yang menggambarkan kemampuan logam menahan deformasi hingga terjadinya perpatahan.

Beberapa karakteristik material yang dapat dilihat dari gambar di atas:

1. Perilaku elastis, terjadi apabila tegangan yang terjadi masih dalam area elastis (kurva yang terbentuk adalah garis linier). Pada daerah ini, tegangan yang terjadi proporsional terhadap regangan. Titik akhir dari garis linier disebut batas elastis.
2. Leleh, tegangan terjadi sedikit di atas area elastis menyebabkan material berdeformasi secara permanen. Peristiwa leleh terjadi pada dua titik antara tegangan leleh bawah dimana tegangan tidak berubah tetap regangan terus meningkat hingga titik leleh atas.
3. Strain hardening, ketika material telah mencapai titik leleh atas tegangan dapat ditingkatkan dan menghasilkan kura yang terus meningkat tetapu semakin datar hingga mencapai tegangan ultimate.

Necking, setelah melewati tegangan ultimate, kurva menurun hingga mencapai tegangan patah. Pada area kurva ini tegangan turun kemudian regangan bertambah tetapi luas permukaan berkurang pada sebuah titik.