Kekuatan tegangan

Daripada Wikipedia, ensiklopedia bebas.
Jump to navigation Jump to search
Ujian tegangan yang dijalankan ke atas komposit sabut kelapa. Saiz spesimen tidak mengikut piawai.

Kekuatan tegangan (atau ) ditentukan oleh maksima dan minima dari lengkuk tegasan-terikan (stress-strain curve) dan secara umum untuk menunjukkan bila kegentingan berlaku. Oleh kerana sifat ini merupakan ciri sifat intensif, nilainya tidak bergantung kepada saiz contoh ujian. Ia bagaimanapun bergantung kepada penyediaan contoh dan suhu persekitaran dan bahan uji kaji.

Kekuatan tegangan, bersama dengan modulus kekenyalan dan ketahanan hakisan, merupakan tatarajah penting bagi bahan kejuruteraan yang digunakan dalam struktur dan peranti mekanikal. Ia khusus bagi bahan seperti aloi, bahan sebatian, seramik, plastik dan kayu.

Penjelasan[sunting | sunting sumber]

Terdapat tiga takrifan kekuatan tegangan:

Kekuatan alah
Tegangan yang mana terikan bahan berubah daripada ubah bentuk kenyal kepada ubah bentuk plastik, menyebabkannya berubah secara kekal.
Kekuatan muktamad
Kekuatan tegangan maksimum yang boleh ditampung oleh sesuatu bahan apabila dikenakan tegangan, mampatan ataupun ricihan. Ia merupakan kekuatan tegangan maksimum pada lengkuk tegangan-terikan.
Kekuatan putus
Koordinat tegangan pada lengkuk tegangan-terikan pada titik putus atau gagal.


Kekuatan tegangan biasa[sunting | sunting sumber]

Kekuatan tegangan bahan[sunting | sunting sumber]

Jadual menunjukkan kekuatan tegangan biasa bagi sesetengah bahan:

Bahan Kekuatan alah
(MPa)
Kekuatan muktamad
(MPa)
Ketumpatan
(g/cm³)
Tali nanotiub karbon ? 3,600 1.3
Keluli ASTM struktur keluli A36 250 400 7.8
Keluli, API 5L X65 (Fikret Mert Veral) 448 531 7.8
Keluli, aloi kekuatan tinggi ASTM A514 690 760 7.8
Keluli, untaian pratekanan (prestress) 1,650 1,860 7.8
Wayar keluli     7.8
Keluli (AISI 1,060 0.6% karbon) wayar piano 2,200-2,482[1]   7.8
Polietilena berketumpatan tinggi (HDPE) 26-33 37 0.95
Polipropilena 12-43 19.7-80 0.91
Keluli tanah karat AISI 302 - gelek sejuk 520 860 8.19
Besi tuang 4.5% C, ASTM A-48 130 200  
Aloi titanium (6% Al, 4% V) 830 900 4.51
Aloi aluminium 2014-T6[perlu rujukan] 400 455 2.7
Tembaga 99.9% Cu 70 220 8.92
Kupronikel 10% Ni, 1.6% Fe, 1% Mn, baki Cu 130 350 8.94
Loyang 200+ 550 5.3
Tungsten   1,510 19.25
Kaca   50 (dalam mampatan) 2.53
Kaca gentian E N/A 3,450 2.57
Kaca gentian S N/A 4,710 2.48
Gentian basalt N/A 4,840 2.7
Marmar N/A 15  
Konkrit N/A 3  
Gentian karbon N/A 5,650 1.75
Rambut manusia   380  
Sutera labah-labah (lihat nota di bawah) 1,000  
Sutera daripada ulat sutera 500    
Aramid (Kevlar atau Twaron) 3,620   1.44
UHMWPE 23 46 0.97
Gentian UHMWPE[2][3] (Dyneema atau Spectra) 2,300-3,500 0.97
Vectran   2,850-3,340  
Polibenzoksazol (Zylon)   5,800  
Kayu pain (selari dengan ira kayu)   40  
Tulang (tangan/kaki) 104-121 130 1.6
Nilon, jenis 6/6 45 75 1.15
Getah - 15  
Boron N/A 3,100 2.46
Silikon, monokristal (m-Si) N/A 7,000 2.33
Silikon karbida (SiC) N/A 3,440  
Nilam (Al2O3) N/A 1,900 3.9-4.1
Nanotiub karbon (lihat nota di bawah) N/A 62,000 1.34
Nanotiub karbon sebatian N/A 1,200[4] N/A

Nota[sunting | sunting sumber]

  • Nanotiub karbon berbilang dinding memiliki nilai kekuatan tertinggi yang pernah diukur, dengan makmal menghasilkannya dengan kekuatan tegangan 63 GPa, masih di bawah had teori 300 GPa. Wayar-wayar nanotium terawal (20 mm panjang) memiliki kekuatan tegangan sebanyak 3.6 GPa mengikut catatan pada 2000, di bawah had teori.[5]
  • Kebanyakan nilai bergantung kepada proses penghasilan dan komposisi/ketulenan.
  • Kekuatan rambut manusia bergantung kepada etnik dan rawatan kimia.
  • Kekuatan sutera labah-labah boleh banyak berubah-ubah. Kekuatan bahan itu bergantung dengan pelbagai faktor seperti jenis sutera (setiap labah-labah boleh menghasilkan beberapa jenis sutera bagi tujuan tertentu), spesis labah-labah, usia sutera, suhu, kelembapan, kadar tegasan yang dikenakan ketika ujian, jangka masa tegasan dikenakan dan cara sutera dikumpul (penyuteraan paksa atau pusingan semula jadi).[6] Nilai yang ditunjukkan dalam jadual, 1 GPa, ialah anggaran daripada keputusan-keputusan daripada beberapa kajian melibatkan beberapa jenis spesis labah-labah, tetapi keputusan tepat adalah pelbagai.[7]

Kekuatan tegangan unsur[sunting | sunting sumber]

Unsur dalam keadaan sepuh lindap Modulus Young
(GPa)
Ofset atau tegasan alah
(MPa)
Kekuatan muktamad
(MPa)
Aluminium 70 15-20 40-50
Tembaga 130 33 210
Emas 79   100
Besi 211 80-100 350
Plumbum 16   12
Nikel 170 14-35 140-195
Silikon 107 5,000-9,000  
Perak 83   170
Tantalum 186 180 200
Timah 47 9-14 15-200
Titanium 120 100-225 240-370
Tungsten 411 550 550-620
Zink (ditempa) 105   110-200


Sumber[sunting | sunting sumber]

  • A.M. Howatson, P.G. Lund and J.D. Todd, "Engineering Tables and Data"
  • Giancoli, Douglas. Physics for Scientists & Engineers Third Edition. Upper Saddle River: Prentice Hall, 2000.
  • Köhler, T. and F. Vollrath. 1995. Thread biomechanics in the two orb-weaving spiders Araneus diadematus (Araneae, Araneidae) and Uloboris walckenaerius (Araneae, Uloboridae). Journal of Experimental Zoology 271:1-17.
  • Edwards, Bradly C. "The Space Elevator: A Brief Overview" http://www.liftport.com/files/521Edwards.pdf
  • T Follett "Life without metals"
  • Min-Feng Yu et al. (2000), Strength and Breaking Mechanism of Multiwalled Carbon Nanotubes Under Tensile Load, Science 287, 637-640
  • George E. Dieter. Mechanical Metallurgy. McGraw-Hill (UK), 1988

Rujukan[sunting | sunting sumber]

  1. ^ Don Stackhouse @ DJ Aerotech
  2. ^ Tensile and creep properties of ultra high molecular weight PE fibres
  3. ^ Mechanical Properties Data
  4. ^ http://www.iop.org/EJ/abstract/-search=56864390.1/0957-4484/18/45/455709 Z. Wang, P. Ciselli and T. Peijs, Nanotechnology 18, 455709, 2007.
  5. ^ "Tensile strength of single-walled carbon nanotubes directly measured from their macroscopic ropes" by F. Li, H. M. Cheng, S. Bai, G. Su, and M. S. Dresselhaus. DOI:10.1063/1.1324984
  6. ^ Elices; dll. "Finding Inspiration in Argiope Trifasciata Spider Silk Fibers". JOM. Dicapai 2009-01-23. 
  7. ^ Blackledge; dll. "Quasistatic and continuous dynamic characterization of the mechanical properties of silk from the cobweb of the black widow spider Latrodectus hesperus". The Company of Biologists. Dicapai 2009-01-23. 

Pautan luar[sunting | sunting sumber]