Modulus lentur adalah ukuran bagaimana suatu bahan tertentu akan mengalami regangan dan bahkan berpotensi berubah bentuk ketika berat atau gaya diterapkan padanya. Ini adalah perhitungan penting dalam bidang teknik dan arsitektur, karena ini memberi tahu pembangun dan perancang berat maksimum yang dapat ditanggung oleh berbagai bahan. Perhitungan sering kali membentuk pilihan yang dibuat dalam bangunan dan desain segala sesuatu mulai dari gedung pencakar langit dan rumah hingga mesin industri, mobil, dan peralatan konsumen dasar. Akibatnya, ini memainkan peran penting dalam rekayasa dan desain sipil, mekanik, dan kedirgantaraan, dan sering digunakan untuk memilih bahan yang tepat untuk suku cadang yang akan menopang beban tanpa melenturkan atau melengkung.
Perbedaan Bahan
Dalam istilah dasar, perhitungan menggambarkan kemampuan material dengan penampang tertentu untuk menahan lentur ketika ditempatkan di bawah tekanan. Jumlahnya tentu bervariasi tergantung pada jenis materi yang dipermasalahkan. Bahkan permukaan dan struktur yang terlihat sebanding dapat memiliki kapasitas yang berbeda dalam hal kemampuan menahan beban.
Bahan ulet seperti baja dan kuningan, yang dapat mengalami banyak deformasi sebelum kegagalan, memiliki peringkat modulus yang terdefinisi dengan baik, misalnya. Bahan rapuh seperti kaca dan beton biasanya memiliki sedikit atau tidak ada deformasi plastis sebelum kegagalan. Untuk alasan ini, banyak bahan getas tidak memiliki ukuran yang jelas, dan sering digambarkan dengan kekuatan lenturnya — yang merupakan jumlah maksimum tegangan lentur yang dapat diterapkan sebelum terjadi keruntuhan atau kegagalan material.
Hubungan Antara Stres dan Ketegangan
Istilah ini digunakan untuk mendefinisikan hubungan antara tegangan lentur dan regangan yang dihasilkan. Regangan adalah ukuran jumlah material yang akan berubah bentuk ketika diberikan tegangan. Regangan elastis bersifat reversibel dan akan hilang setelah tegangan dihilangkan, artinya material akan kembali ke keadaan semula. Namun, pada tingkat stres yang tinggi, material akan berubah bentuk secara permanen dan biasanya tidak akan kembali ke dimensi aslinya. Ini disebut sebagai “regangan plastik” atau “meleleh.”
Merencanakan Kurva
Insinyur dan arsitek biasanya memplot modulus pada grafik yang dapat berfungsi sebagai representasi visual dari interaksi antara tegangan dan regangan. Hasilnya biasanya dikenal sebagai “kurva tegangan-regangan”, dan ini menunjukkan bagaimana regangan berubah dengan tegangan lentur yang diterapkan. Kemiringan kurva ini di daerah di mana regangan elastis terjadi menentukan modulus lentur material. Satuan ukuran, dalam banyak kasus, pound per inci persegi (psi) atau Newton per meter persegi, mungkin lebih dikenal sebagai pascal (Pa).
Tes Lab
Sebenarnya mendapatkan pengukuran modulus lentur yang tepat bisa agak rumit, tetapi hampir selalu ditentukan melalui serangkaian tes laboratorium intensif. Dalam kebanyakan kasus, para insinyur akan mulai dengan sampel bahan target dengan bentuk tertentu dan dimensi yang diketahui. “Uji lentur” pada dasarnya adalah pengukuran gaya yang diperlukan untuk membengkokkan sampel, sering dikenal sebagai “balok”, yang memiliki dimensi yang ditentukan. Teknisi biasanya menerapkan gaya di tiga titik: balok biasanya didukung di sisi bawah dekat kedua ujungnya dan gaya diterapkan ke atas di titik tengah, di antara penyangga bawah. Ini dikenal sebagai kondisi pembebanan tiga titik. Setelah gaya dimasukkan, setiap defleksi atau gerakan balok diukur dan dicatat, dan kemudian dianalisis.
Modulus lentur telah ditentukan untuk berbagai macam bahan struktural, termasuk logam, kayu, kaca, beton, dan plastik. Biasanya diukur pada kondisi suhu lingkungan. Sifat-sifat beberapa bahan, seperti banyak plastik, akan berubah dengan suhu. Uji lentur terkadang dilakukan pada suhu yang lebih rendah atau lebih tinggi untuk mensimulasikan lingkungan penggunaan akhir yang diinginkan; pengetahuan semacam ini sangat penting bagi orang-orang yang membangun di dataran tinggi atau dalam kondisi iklim ekstrem, terutama di zona kutub atau dekat khatulistiwa.