Kegagalan Struktur

  • View
    31

  • Download
    0

Embed Size (px)

Transcript

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