Dokumen tersebut membahas tentang tegangan dan regangan pada komponen mesin. Terdapat penjelasan mengenai jenis-jenis beban, tegangan, regangan, modulus Young, tegangan dan regangan tarik, tekan, geser, serta contoh soal terkait.

1. TEKANAN SEDERHANA
PADA KOMPONEN MESIN
IR. J.VICTORTUAPETEL, ST, MT, PHD, IPM,ASEAN Eng
PRODITEKNIK MESIN – INSTITUTTEKNOLOGI INDONESIA

2. PENGANTAR
Dalam praktik rekayasa, bagian-bagian mesin dikenai berbagai gaya
yang mungkin disebabkan oleh salah satu atau lebih hal berikut:
1. Energi yang ditransmisikan,
2. Berat mesin,
3.Tahanan gesek,
4. Inersia bagian bolak balik / reciprocating,
5. Perubahan suhu, dan
6. Kurangnya keseimbangan bagian yang bergerak.

3. PEMBEBANAN
Definisi: gaya eksternal yang bekerja pada bagian mesin.
Empat jenis beban:
1. Beban mati atau tetap. Suatu beban dikatakan sebagai beban mati atau beban
tetap, bila tidak berubah besar atau arahnya.
2. Beban hidup atau variabel. Sebuah beban dikatakan sebagai beban hidup atau
variabel, bila berubah terus menerus.
3. Beban kejut. Suatu beban dikatakan sebagai beban yang diberikan secara tiba-tiba
atau beban kejut, ketika beban tersebut diterapkan atau dihilangkan secara tiba-
tiba.
4. Beban impact. Sebuah beban dikatakan sebagai beban impak, ketika diterapkan
dengan beberapa kecepatan awal. Catatan: Bagian mesin lebih mudah menahan
beban mati daripada beban hidup dan beban hidup lebih mudah daripada beban
kejut.

4. TEGANGAN
• Gaya atau beban eksternal = gaya internal (sama dan
berlawanan)
• Gaya internal per satuan luas dikenal sebagai tegangan satuan
atau hanya tegangan. Ini dilambangkan dengan huruf Yunani
sigma (σ).

5. REGANGAN
Ketika suatu sistem gaya atau beban bekerja pada suatu benda, ia
mengalami beberapa deformasi. Deformasi per satuan panjang ini
dikenal sebagai regangan satuan atau hanya regangan.

6. TEGANGAN DAN REGANGANTARIK
Ketika sebuah benda dikenai dua tarikan aksial yang
sama besar dan berlawanan P (juga disebut beban
tarik) seperti yang ditunjukkan pada Gambar (a),
maka tegangan yang diinduksi pada setiap bagian
dikenal sebagai tegangan tarik seperti yang
ditunjukkan pada Gambar (b). Akibat beban tarik,
akan terjadi penurunan luas penampang dan
pertambahan panjang badan. Perbandingan
pertambahan panjang dengan panjang semula dikenal
sebagai regangan tarik.

7. TEGANGAN DAN REGANGAN KOMPRESIF
Ketika sebuah benda dikenai dua tekanan aksial yang sama dan berlawanan P (juga
disebut beban tekan) seperti yang ditunjukkan pada Gambar (a), maka tegangan
yang diinduksi pada setiap bagian benda dikenal sebagai tegangan tekan seperti
yang ditunjukkan pada Gambar (b).
Karena beban tekan, akan terjadi peningkatan luas penampang dan penurunan
panjang tubuh. Rasio penurunan panjang dengan panjang aslinya dikenal sebagai
regangan tekan.

8. YOUNG'S MODULUS OR MODULUS OF ELASTICITY
Hukum Hooke* menyatakan bahwa ketika suatu benda dibebani
dalam batas elastis, tegangan berbanding lurus dengan regangan,
yaitu
di mana E adalah konstanta proporsionalitas yang dikenal sebagai modulus
Young atau modulus elastisitas..

9. Values of E for the commonly used engineering materials

10. Contoh 1. Sebuah rantai koil derek yang dibutuhkan untuk membawa beban
maksimum 50 kN, Hitunglah diameter dari link stock, jika tegangan tarik yang
diijinkan pada material link tidak melebihi 75 MPa.

11. Contoh 2. Sebuah link besi cor, seperti yang ditunjukkan pada
gambar.. Diperlukan untuk meneruskan beban tarik tetap sebesar 45
kN. Hitunglah tegangan tarik yang diinduksi pada A-A dan B-B.
Satuan: mm

13. Contoh 3:
Sebuah mesin tekan hidrolik memberikan beban total 3,5 MN. Beban ini dipikul oleh dua
batang baja, menopang kepala bagian atas press. Jika tegangan ijin adalah 85 MPa dan E =
210 kN/mm,
Tentukan : 1. diameter batang, dan 2. perpanjangan masing-masing batang sepanjang 2,5
m.

15. Contoh 4:
Batang piston mesin uap berdiameter 50 mm dan panjang 600 mm. Diameter
piston adalah 400 mm dan tekanan uap maksimum 0,9 N/mm2. Hitunglah
kompresi batang piston jika modulusYoung untuk bahan batang piston adalah
210 kN/mm2.

16. Tegangan dan Regangan Geser
Ketika suatu benda dikenai dua gaya yang sama besar dan berlawanan arah yang bekerja secara tangensial pada
penampang penahan, akibatnya benda cenderung menggeser penampang tersebut, maka tegangan yang
ditimbulkan disebut tegangan geser.
Regangan yang sesuai dikenal sebagai regangan geser dan diukur dengan deformasi sudut yang
menyertai tegangan geser.Tegangan geser dan regangan geser masing-masing dilambangkan dengan
hurufYunani tau (τ) dan phi (φ). Secara matematis,

17. Bila double shear:
Double shearing of a riveted joint

18. Shear Modulus or Modulus of Rigidity
Tegangan geser sebanding dengan regangan geser:
Values of C for the commonly used materials.

19. Contoh 5:
Hitung gaya yang diperlukan untuk punch suatu circular blank berdiameter 60 mm pada 2 pelat
setebal 5 mm.Tegangan geser ijin pelat adalah 350 N/mm.

20. Contoh 6:
GayaTarik sebesar 80 kN ditransmisikan dari batang X ke batangY melalui sebuah pin seperti ditunjukkan
pada gambar.
Jika tegangan tarik maksimum yang diizinkan pada batang adalah 100 N/mm2 dan tegangan geser yang
diizinkan pada pin adalah 80 N/mm2 , tentukan diameter batang dan pin.

21. Bearing Stress
Tegangan pada bantalan (tegangan pada permukaan kontak antara paku keling dan pelat),

22. Tekanan bantalan rata-rata untuk jurnal yang didukung dalam
bantalan diberikan oleh

24. LATIHAN SOAL
1. Batang penghubung mesin uap bolak-balik dikenai beban maksimum 65 kN.Temukan diameter batang
penghubung pada bagian tertipisnya, jika tegangan tarik yang diizinkan adalah 35 N/mm2.
2. Tegangan maksimum pada sambungan bawah dari pengatur Porter adalah 580 N dan tegangan
maksimum pada sambungan adalah 30 N/mm2. Jika tautannya adalah penampang lingkaran, tentukan
diameternya.
3. Gaya tarik sebesar 90 kN ditransmisikan dari batang X ke batangY melalui sebuah pin seperti
ditunjukkan pada gambar.
Jika tegangan tarik maksimum yang diizinkan pada batang adalah 120 N/mm2 dan tegangan geser yang
diizinkan pada pin adalah 90 N/mm2, tentukan diameter batang dan pin.
90 kN
90 kN

25. TORSIONAL AND BENDING STRESSES IN MACHINE PARTS
• Ketika bagian mesin dikenai aksi dari dua kopel yang sama besar dan berlawanan yang bekerja pada
bidang paralel (atau torsi atau momen puntir), maka bagian mesin tersebut dikatakan mengalami torsi.
Tegangan yang ditimbulkan oleh puntir dikenal sebagai tegangan geser puntir. Ini adalah nol pada sumbu
centroidal dan maksimum di permukaan luar.
• Perhatikan poros tetap pada satu ujung dan mengalami torsi (T) di ujung lainnya seperti yang
ditunjukkan pada gambar. Akibat torsi ini, setiap penampang poros mengalami tegangan geser puntir.
Tegangan geser puntir adalah nol pada sumbu pusat dan maksimum pada permukaan luar. Tegangan
geser torsional maksimum pada permukaan luar poros dapat diperoleh dari persamaan berikut:
Torsional shear stress

30. Shafts in Series and Parallel
• Ketika dua poros dengan diameter berbeda dihubungkan bersama untuk membentuk
satu poros, itu kemudian dikenal sebagai poros komposit.
• Jika torsi penggerak diterapkan di satu ujung dan torsi penahan di ujung lainnya, maka
poros dikatakan terhubung secara seri seperti yang ditunjukkan pada Gambar (a).
• Dalam kasus seperti itu, setiap poros mentransmisikan torsi yang sama dan total sudut
puntir sama dengan jumlah sudut puntiran kedua poros.
Secara matematis, total sudut puntir,

31. Ketika torsi penggerak (T) diterapkan di persimpangan dua poros, dan torsi penahan T1 dan T2 di ujung poros lainnya,
maka poros dikatakan terhubung secara paralel, seperti yang ditunjukkan pada Gambar ( b). Dalam kasus seperti itu, sudut
puntir sama untuk kedua poros, yaitu:

32. Bending Stress in Straight Beams
Dalam praktek keteknikan, bagian-bagian mesin dari komponen struktur dapat dikenai beban statis atau dinamis yang
menyebabkan tegangan lentur pada bagian selain jenis tegangan lain seperti tegangan tarik, tekan dan geser.
Perhatikan balok lurus yang mengalami momen lentur M seperti yang ditunjukkan pada Gambar di bawah.
Asumsi berikut biasanya dibuat saat menurunkan rumus lentur.
1. Bahan balok adalah homogen sempurna (yaitu dari bahan yang sama di seluruh) dan isotropik (yaitu sifat elastis yang
sama ke segala arah).
2. Bahan balok mematuhi hukum Hooke.
3. Bagian melintang (yaitu BC atau GH) yang datar sebelum ditekuk, tetap datar
setelah membungkuk juga.
4. Setiap lapisan balok bebas untuk mengembang atau mengerut, secara independen, dari lapisan, di atas atau di
bawahnya.
5. ModulusYoung (E) adalah sama dalam tarik dan tekan.
6. Beban diterapkan pada bidang lentur.
Bending stress in straight beams.

33. Persamaan lentur diberikan oleh: