Kekakuan Dan Kekuatan Material Malam Kaitannya Dengan Berat

buat menjelaskan kekakuan dalam kaitannya dengan berat, bayangkan sebuah lembaran dengan lebar 5 centimeter, panjang 50 cm dan tebal 2 mm. saat Anda menangguhkan beban 5kg asal ujung lembaran, pembebanan akan menyebabkan pembengkokan serta tingkat pembengkokan akan sesuai menggunakan kekakuan. buat bahan yang tidak sinkron, lembaran menggunakan ketebalan yg sama akan memberikan sifat lentur yang tidak sinkron. Semakin kaku bahannya, semakin sedikit tekukan yang akan terjadi. selesainya beban dihilangkan, lembaran akan balik ke bentuk aslinya.
serta kini bayangkan bahwa strip material terkena pembebanan yang lebih tinggi– yg akan menyebabkan strip tersebut luluh dan setelah pelepasan pemuatan, strip tadi kembali ke bentuk aslinya. Kekuatanlah yg memungkinkannya. Semakin poly kekuatan yg dimiliki suatu material, semakin poly pembebanan yang diperlukan sebelum terjadi leleh permanen.
Selain kekuatan dan kekakuan, properti krusial lainnya buat insinyur desain artinya berat suatu elemen, yang dipengaruhi sang kepadatan.
Kekakuan material diukur dengan modulus Young. tetapi parameter ini saja tidak relatif buat memilih kekakuan material, tanpa memperhitungkan berat elemen yg diberikan.
contohnya. dalam perkara rangka sepeda (dimensi, geometri, ketebalan dinding) yg terbuat dari dua logam yg tidak sama: baja dan aluminium, yg baja akan membagikan kekakuan 3 kali lebih poly daripada yang aluminium. namun Bila kita jua memperhitungkan berat elemen, maka rangka baja, meskipun mempunyai kekakuan 3 kali lebih akbar asal aluminium, juga akan sebagai tiga kali lebih berat.
nomor -angka ini hanya perkiraan karena, pada praktiknya, seorang insinyur desain menentukan geometri untuk material yg dipilih, mis. dalam kasus bingkai sepeda aluminium paling sering diameter bingkai meningkat, serta ketebalan dinding. dalam kasus rangka sepeda, kekakuan dan kekuatan secara eksklusif terkait dengan geometri serta ketebalan dinding (ketebalan dinding meningkat x 2 kali menghasilkan peningkatan kekakuan sekitar 8 kali). Sebenarnya ada poly faktor yang tidak sama, namun korelasi kekakuan material dengan beratnya yang merupakan penyebut awam dan menyederhanakan perbandingan dan analisis bahan yg berbeda.
hubungan kekakuan dengan berat (yaitu modulus spesifik) dalam praktiknya paling efektif untuk menentukan kekakuan suatu material, karena bagi sebagian besar insinyur desain, kekakuan dan berat artinya parameter yg paling krusial.
Serat karbon merupakan bahan yg menawarkan kekakuan serta kekuatan pada kepadatan rendah– yang lebih ringan berasal aluminium serta baja, yang menyampaikan poly manfaat simpel.
Berat buat berat, serat karbon memperlihatkan kekakuan 2 sampai 5 kali lebih banyak (tergantung di serat yang digunakan) daripada aluminium serta baja. dalam hal komponen tertentu yg akan ditekankan hanya sepanjang satu bidang, terbuat berasal serat karbon satu arah, kekakuannya akan menjadi lima-10 kali lebih besar berasal baja atau aluminium (menggunakan berat yg sama).
Tabel berikut membandingkan kekakuan serta ketahanan terhadap kerusakan buat bahan yg tidak sinkron menggunakan berat yg sama. buat tujuan analisis, serat karbon dua arah diterapkan – yang paling sering digunakan buat pembuatan komposit, serta serat karbon satu arah – kadang-kadang dipergunakan, sebagian akbar buat produk di mana tegangan diperkirakan hanya sepanjang satu bidang. Data pada atas untuk lembaran serat karbon berkaitan menggunakan sampel yg dibuat memakai teknologi infus resin epoksi (rasio 70/30% serat karbon terhadap resin).
Pernyataan di atas membagikan banyak keunggulan yg diberikan oleh serat karbon, dan elemen yang dirancang dan didesain berasal serat karbon. Kain menggunakan modulus yg ditingkatkan dan tertinggi berafiliasi dengan bahan khusus (sayangnya sangat mahal) yg memperlihatkan karakteristik kekakuan x dua atau x 3 kali lebih poly daripada serat karbon baku, dan sebagian besar dipergunakan dalam aplikasi militer serta industri kedirgantaraan.
buat menginterpretasikan yang akan terjadi yg ditunjukkan di tabel, bayangkan seorang insinyur desain akan membentuk lembaran serat karbon yg kuat serta ringan seluas 1m2 menggunakan berat maksimum 10 Kilo Gram serta dia mempertimbangkan aluminium, baja, dan serat karbon.
Mengingat batas berat 10 Kilo Gram, insinyur desain bisa memilih:
– Lembaran baja tebal sekitar 1,5 mm.
– Lembaran aluminium tebal lebih kurang 4 mm.
– Lembaran serat karbon tebal lebih kurang 7 mm.
Serat karbon menyampaikan 2 manfaat krusial.
Serat karbon memperlihatkan lebih banyak kekakuan (seperti yg dijelaskan pada atas) di kepadatan yg lebih rendah dan akibatnya produk dengan berat yg sama mungkin lebih tebal, yg akan membuat kekakuan yang ditingkatkan dengan peningkatan ketebalan saja. Sederhananya, peningkatan ketebalan material x dua menyampaikan kekakuan 23 – jadi sekitar 8 kali lebih banyak. Ini menyampaikan banyak peluang sehubungan dengan pengurangan berat berkat penggunaan serat karbon.