12t6t2011
KEGAGALAN STRUKTURPRIYO TRI ISWANTO
oao aoaS aaaa a ora* aaa3&&
alo aooi tlaa$Perambatan Retak Fatikaaa*.'
lntiniteJife design
. . .
Kreteria design yg tertua Aman sampaibatas iatik. Pegas katup
mesin motor bakar, batang piston dsb.
SafeJife design . Ada komponen mengalami beban dinamik dgn
frekwensinya rendah, sehingga dlm waktu tertentu
.
siklusnya dibawah batas fatik 107
Oleh karena itu designer mengacu pada jumlah siklustersebut.
Contoh aplikasi; pressure vessel, off-on turbin dsb.
12t6t2011
Perambatan Retak Fatik
lao aoaa laale laaE al3+ ar?
Fail-safe designRetak fatik boleh terjadi, tetapi designer dapat
mengontrol
Sehingga retak tersebut tidak menimbulkan kegagalan
pada struktur sebelum struktur tsb diinspeksidiperbaiki.
dan
Damage tolerant design Diasumsikan retak ada dlm struktur dan
dgn analisamekanika perpatahan dan pengujian utk mengecek apa
retak akan besar dan terjadi kegagalan,dan ketangguhan
tinggi.
sebelum
dilakukan pendeteksian dan inspeksi secara periodik. Kreteria
lni cocok utk material dgn rambat retak lambat
Fatik pada amplitudo konstan
aoa ooaa ataae Itin
F^TICUE LI FE
2
NUMEqR OF CYCLS
Umur komponen struktur dgn retak sangat tergantung dari
fluktuasi tegangan dan panjang retak awal. Secara umum uji umur
fatik biasanya pengukuran pertambahan panjang retak sebagaifungsi
perubahan jumlah siklus beban.
12t6t2011
Fatik pada amplitudo konstan
aoa
aoat lala6 tat, Itrt a,,
Pengaruh fluktuasi tegiangan terhadap umur fatik
Semakin besar fluktuasi tegangan yg terjadi maka umur fatik
struktur akan semakin pendek
oao aaot tlaat Ita::
-0
o6
Pengaruh panjang reiak awalterhadap umurfatik
Umur fatik semakin pendek seiring dengan semakin besar panjang
retak awal. Hal ini dapat dimengertikarena tegangan yg bekerja
semakin besar.
3
12t6t2011
ooa
Korelasi antara
karakteristik perambatan retak fatik dengan konsep LEFM biasanya
diberikan
aata
ooaa:_:
aaa9
dalam bentuk kurva loglog (sigmoidal) da/dN vs AK, dimana"9
j
LK-K*u-K^n AK = (s,* -s,J|"l,nLaju perambatan retak da/dN
sebagai fungsi AK dapat digambarkan seperti
gbr disanplng ygdaerah;
mempunyai bentuk3
I
sigmoidal yg dapat dibagi menjadiDaerahfigio.U
I
adalah daerah ambang
Slrull inrrntiry lictor rrng!.too .crte
Daerah TT adalah daerah linier dimana persanaan Pari s berlaku.
Daerah III laju peranbatan retak sangat tinegi dan sulit
dlkontrol.
Itl aaoa aaalil aats l a ;:r a
Beban dinamis dengan amplitudo konstant
o -
S,,a,
-S.i"
R=2
S"S."^s,,
e
_,t-,r, +S.,
,s,
S,,*,
=S. +S,
4
12t6t2011
l-!d .ig. 6ro$10016
ar(, td1.f
Sebuah contoh karakteristik
ara otat aaaa,a
lajusbb;
perambatan retak fatik untuk berbagai baja. Harga A dan n pada
persamaan Paris
t t::;
a.i=
* Baja lerril
- p.srlit
r
i4
(nvsiltug = 6,g x
to-!2
(aK)ri
if
,o-'
*
Bljl mrtonsit
r
i't' i5
ff*
= t,ls
*
to''o 1arcyt:t
Brjn tihan karat alstrnit i
.
$=s,orro''t1mf"MPafi
iaK)=
sG.r.ni.6!ny lrcio. r.nq. Jx MF.../ii'
sd hh q ld'
','.
l(, Btf[
Pengaruh rasio teganganSecara umum dapat dilihat pada gbr
disamping.
ata Itaa aatt;:a ,t,-i
o't .t
Gbr tsb menunjukkan bahwa dgn kenaikan harga R ada tendensi
untuk laju i menaikkan pada perambatan retaksemua daerah. Kenaikan
pada daerah ll relatif lebih kecil dibanding dengan daerah ldan lll
Persamaan yg digunakani
re.C
I
dNetr"htr^! r rd' nq. $ sh!fi
da _(1
A(LK)' - R)Kc - AK
A dan n konstanta material fatikKc ketangguhan bahan
terhadap
retak
12t6t2011
Umur perambatan retak fatik
aat aaat tara, att, It,, ar,
Dari persamaan Paris bila A dan n dapat diperoleh secara
empirik, maka umur perambatan retak fatik dapat diturunkansebagai
berikut;
:!_dN
S^/-\-
=
.e(*)"
='
t\ns.l
tw
B)'
o''' r'') da= A(LS'a'''n''' p'pua,\
4 = o(os'o' dN
=7@na"twnv\=r!0,=
da
,,
!TE#;rmoao
-N'=,6.o.v1);n/2)+l
I
"', da
'*'-(,,tr)+t-(a1t)+1
aala ooa,, oa,t aa}' it,
ffi -nl2+ln "|ol(nt
o-(n
-o' =ot -n/2+l-ttlz)+l
-(r/r)+r
-o,
z+t)t(ts" r''' B")'2
t(r K
l
"=;l*B)
12t6t2011
aoo aaaa aaaa*Contoh;
itaf* ar,*a$4
SAE 1020 cold rolled plate dibebanis.ak=200 MPa dan S.,n=-50
MPa
Sv=630 MPa, Su=670MPa, E=207GPa danKc=104 MPaml/z
Tentukan umur fatik iika a'=0.56., 319 1020 dapat dianggap
sebagai Ferriticpearlitic steel dan P=1.12tz)+t
-lh
-(n t2)+1
''f=@
M-af-ai
aaa
u"--l
'
lrt K
.,2
attt aata, oat, tta9a3
l
ols^^,F )
a
r:-l ,z\
t( l04200x1.12
qj
-(titz)+t
) -(ntz)+t -ai
)'? -o.o68m-68mm
t"".' 0.068'""' -(o.ooo5) Nf= (-z t z +t\e.sxl Or'? X200)'
1n1''' 1r .r21'N t=l89,jjjcYcles
7
12t6t2011
ao!Latihan; Plat baja lunak berada dibawah pengaruh beban fatik
uniaksial dengan amplitudo tetap Smak=180 MPa dan S.i"=-50
MPaSv=500 MPa, S,=600MPa, E=207GPa danKc=100 MPamtrz aa
ooaa ataa,-: oaa.
!:
Tentukan umur fatik jika pada plat terdapat ai=0.5mm, Plat baja
lunak dapat dianggap sebagai Ferritic-pearlitic steeldan P=1.12 -(
/2)+t
t'r-@ ^r -
af
-ai
-(s t2)+t
'Qr
t('' K=llzr
,.2
ooa aaaa
l
atta., arta,
o\s^*F )
'
t( 100 \'\180x1.12
)-1n tz)+tI
t'r-@]\I
a" J
-(n
t2)+t
-a.
N-f =
o.o7gt"".' - (o.ooo5)'""' (- z t z + t\e.g,ct or'? Xl 801'
7ny''' 11.r21'
N r -26l,000cycles
I
