Pindah ke halaman konten

Daya tahan

Daya tahan adalah istilah yang digunakan dalam ilmu material, yang mengacu pada calculated service life of a component. Daya tahan menggambarkan kemampuan material dan komponen untuk menahan beban statis, kuasi-statis, dan dinamis (berulang atau benturan) tanpa kerusakan, dalam masa pakai yang dihitung dan dengan pertimbangan kondisi lingkungan yang relevan.

Metode penentuan durabilitas dapat berupa metode yang dihitung atau hasil pengujian. Oleh karena itu ketahanan merupakan ilmu cross-sectional yang terdiri dari interaksi beban (mekanik dan lingkungan), material, produksi dan konstruksi.

Tegangan dinamis hampir selalu menjadi penyebab kegagalan komponen. Seringkali kegagalan terjadi dengan beban yang jauh di bawah beban kegagalan yang diamati dalam uji tarik statis. Fatigue life, sebagai bagian dari daya tahan, menunjukkan perilaku deformasi dan kegagalan material di bawah tekanan siklik.

Jumlah siklus yang dapat ditahan komponen di bawah beban operasi hingga kegagalan dapat diprediksi dengan akurasi statistik menggunakan S-N curve.

Daya Tahan Komponen

Sering kali pengembang tidak merancang komponen agar tahan lelah, melainkan untuk menunjukkan daya tahan tinggi.

Untuk menentukan ketahanan suatu komponen, semua jenis pemuatan harus dipertimbangkan — dari pemuatan creep statis hingga pemuatan impak hingga siklik memuat pada amplitudo konstan atau variabel. Environmental conditions seperti suhu, curah hujan, tekanan, serta perubahan material akibat corrosion or aging dipertimbangkan. Tantangannya kemudian adalah menentukan nilai karakteristik menggunakan tes yang paling sederhana, yang menjadi dasar perancang dapat mengembangkan komponen yang andal.

Masalahnya di sini adalah bahwa proses kerusakan sangat kompleks dan sebenarnya tidak dapat dijelaskan dengan parameter tunggal. Ini selalu dimulai dengan formation of micro-cracks yang berasal dari cacat internal atau takik tempat terjadinya deformasi plastik siklik. LCF test digunakan dalam upaya untuk menggambarkan proses ini. Ini diikuti oleh crack growth hingga failure, di mana metode mekanika rekahan digunakan.

High cycle fatigue test (juga uji SN) tidak membuat perbedaan antara crack initiation dan crack growth. Dengan menggunakan kurva SN, relatif mudah untuk memprediksi masa pakai pada amplitudo pembebanan variabel dengan menggunakan metode akumulasi kerusakan (misalnya Plamgren / Miner).

Namun, masih ada pengujian komponen untuk verifikasi, meskipun ini melibatkan lebih sedikit upaya berkat metode karakterisasi material modern.

Saat ini, daya tahan diuji di hampir semua bidang teknis. Daya tahan menawarkan keuntungan tertentu, terutama pada konstruksi ringan. Komponen memerlukan lebih sedikit material dan oleh karena itu memiliki massa yang lebih rendah saat dirancang agar tahan lama daripada tahan lelah. Dalam industri otomotif, misalnya, kendaraan yang lebih ringan membutuhkan lebih sedikit bahan bakar, tetapi struktur yang lebih ringan juga memungkinkan kapasitas beban yang lebih tinggi. Desain tahan lama sebagian juga memenuhi persyaratan fungsional: pesawat terbang yang dirancang tahan lelah tidak akan bisa terbang karena terlalu berat.

Pengembangan Komponen

Selama pengoperasiannya, hampir setiap komponen mesin, sistem atau kendaraan terkena beban mekanis yang menyebabkan perubahan seiring waktu. Tugas pengembang adalah membuat produk yang memenuhi fungsinya selama masa layanannya. Hal ini sering kali kontras dengan waktu pengembangan yang singkat, tuntutan akan konstruksi yang ringan dan produksi yang hemat biaya. Penerapan estimasi masa pakai yang dihitung dalam pengujian fatik mendukung desain komponen yang andal dan ekonomis. Mekanika rekahan fatik juga mendukung gambaran pertumbuhan retak. Nomor karakteristik dari uji non-destruktif dapat dimasukkan dalam pengembangan produk.

Tujuannya agar komponen tahan lama adalah

  • Pencapaian masa pelayanan yang dibutuhkan
  • Keandalan komponen yang membentuk struktur atau keseluruhan sistem
  • Jaminan terhadap kegagalan atau waktu henti sebelum mencapai umur layanan terukur (kemungkinan kegagalan)

Penentuan Daya Tahan Eksperimental

Masa pakai suatu komponen tidak hanya bergantung pada tingkat beban, tetapi juga pada urutan beban. Dalam kasus desain komponen yang tahan lama, urutan waktu muat yang serupa dengan operasi (urutan beban dengan amplitudo variabel) memberikan informasi yang lebih andal tentang masa pakai daripada pengujian dengan pemuatan monoton.

Tes Simulasi

Untuk menguji ketahanan, uji simulasi dilakukan di mana sinyal waktu muat yang direkam akan direproduksi seakurat mungkin di meja uji. Perilaku bangku uji dan komponen mengarah pada fakta bahwa sinyal aktual, meskipun pengontrol disetel secara optimal, tidak sesuai dengan sinyal nilai set yang diinginkan. Untuk meningkatkan perilaku simulasi (korespondensi antara sinyal set-value atau target dan sinyal aktual), sinyal set-value diubah dalam proses berulang sampai sinyal aktual sesuai dengan sinyal set-value asli.

Pengujian dengan Urutan Beban Standar

Urutan beban standar berasal dari sejumlah besar pengukuran representatif beban operasional untuk aplikasi desain tipikal, dan digunakan secara internasional sebagai dasar penilaian untuk komponen yang diberi tekanan secara dinamis.

Produk Terkait untuk Penentuan Daya Tahan

Top