Tegangan Bending dan Torsi

Tegangan Bending dan Torsi – Ketika bagian mesin menerima aksi dua kopel yang sama dan berlawanan dalam bidang yang sejajar (atau momen torsi), kemudian bagian mesin ini dikatakan menerima torsi. Tegangan geser torsi adalah tegangan yang diakibatkan oleh torsi. Tegangan geser torsi adalah nol pada pusat poros dan maksimum pada permukaan luar.

Perhatikan sebuah poros yang dijepit pada salah satu ujungnya dan menerima torsi pada ujung yang lain seperti pada Gambar 3.1. Akibat torsi, setiap bagian yang terpotong menerima tegangan geser torsi. Kita akan membahas tegangan geser torsi adalah nol pada pusat poros dan maksimum pada permukaan luar. Tegangan geser torsi maksimum pada permukaan luar poros dengan rumus sebagai berikut:

Dengan τ = Tegangan geser torsi pada permukaan luar poros atau Tegangan geser maksimum.
r = Radius poros,
T = Momen puntir atau torsi,
J = Momen inersia polar,
C = Modulus kekakuan untuk material poros

l = Panjang poros,
θ = Sudut puntir dalam radian sepanjang l.

Catatan:
1. Tegangan geser torsi pada jarak x dari pusat poros adalah:

2. Dari persamaan (3-1) diperoleh:

Untuk poros pejal berdiameter d, momen inersia polar J adalah:

Untuk poros berlubang dengan diameter luar do dan diameter dalam di, momen inersia polar J adalah:

3. Istilah (C.J) dinamakan kekakuan torsi (torsional rigidity) dari poros.
4. Kekuatan poros berarti torsi maksimum yang ditransmisikan oleh poros. Jadi desain sebuah poros untuk kekuatan, persamaan diatas bisa digunakan. Daya yang ditransmisikan oleh poros (dalam watt) adalah:

Tegangan Bending dalam Balok Lurus

mengalami beban statis atau dinamis yang selain menyebabkan tegangan bending pada bagian penampang juga ada tipe tegangan lain seperti tegangan tarik, tekan dan geser.
Balok lurus yang mengalami momen bending M seperti pada Gambar 3.2 di bawah ini.

Ketika balok menerima momen bending, bagian atas balok akan memendek akibat kompresi dan bagian bawah akan memanjang akibat tarikan. Ada permukaan yang antara bagian atas dan bagian bawah yang tidak memendek dan tidak memanjang, permukaan itu dinamakan permukaan netral (neutral surface). Titik potong permukaan netral dengan sembarang penampang balok dinamakan sumbu netral (neutral axis). Distribusi tegangan dari balok ditunjukkan dalam Gambar 3.2. Persamaan bending adalah :

Yang mana, M = aksi momen bending pada bagian yang diberikan,
σ = tengan bending,
I = Momen inersia dari penampang terhadap sumbu netral,
y = Jarak dari sumbu netral ke arsiran,
E = Modulus elastisitas material balok,
R = Radius kelengkungan balok.

Dari persamaan di atas, rumus tegangan bending adalah:

Karena E dan R adalah konstan, oleh karena itu dalam batas elastis, tegangan pada sembarang titik adalah berbanding lurus terhadap y, yaitu jarak titik ke sumbu netral. Juga dari persamaan di atas, tegangan bending adalah:

Rasio I/y diketahui sebagai modulus penampang (section modulus) dan dinotasikan Z.

Tegangan Bending dan Torsi

CONTOH SOAL LIHAT DISINI