Kalkulator Tegangan dan Regangan

Analisis deformasi material dan gaya internal dengan presisi menggunakan pemecah tegangan-regangan aksial kami.

Apakah kalkulator ini membantu?

★ ★ ★ ★ ★
4.9/5 (21 suara)

Contoh Perhitungan

Kasus Perhitungan Hasil
Batang baja, Gaya 50 kN, Luas 250 mm² Tegangan σ = 200 MPa
Batang aluminium, Tegangan 70 MPa, E = 70 GPa Regangan ε = 0.001 (perpanjangan 0.1%)
Panjang awal 1000 mm, Panjang akhir 1002 mm Regangan ε = 0.002, ΔL = 2 mm

Bagaimana Cara Menggunakan Kalkulator Tegangan dan Regangan?

Kalkulator ini dirancang untuk insinyur, mahasiswa, dan arsitek untuk menyelesaikan variabel utama dalam mekanika benda tegar. Berbeda dengan alat sederhana, antarmuka ini menawarkan empat jalur perhitungan yang berbeda:

1. Tegangan (σ) dari Gaya dan Luas: Gunakan ini untuk menemukan distribusi gaya internal pada penampang melintang. 2. Tegangan ke Regangan: Jika Anda mengetahui Modulus Young ($E$) material, mode ini memprediksi seberapa besar material akan meregang atau menyusut di bawah beban tertentu. 3. Regangan ke Tegangan: Tentukan intensitas gaya yang diperlukan untuk mencapai deformasi tertentu. 4. Regangan dari Panjang: Hitung nilai regangan tak berdimensi berdasarkan panjang awal ($L_1$) dan panjang akhir ($L_2$) dari sebuah spesimen.

Untuk memastikan presisi tinggi, selalu pilih unit yang benar (misalnya, MPa vs PSI). Untuk hasil yang akurat dalam analisis struktural, pastikan material tetap berada dalam rentang elastis linearnya, karena rumus ini tidak memperhitungkan deformasi plastik di luar titik luluh (yield point).

Formula dan Prinsip Teknik

Kalkulator ini menggunakan persamaan inti dari mekanika material klasik. Hubungan utama untuk pembebanan aksial didefinisikan oleh:

$$ \sigma = \frac{F}{A} $$

Di mana $\sigma$ adalah tegangan, $F$ adalah gaya yang diterapkan, dan $A$ adalah luas penampang. Ukuran deformasi, atau regangan ($\epsilon$), dihitung sebagai:

$$ \epsilon = \frac{\Delta L}{L_1} $$

Untuk material yang mengikuti Hukum Hooke, hubungan antara keduanya diatur oleh Modulus Young ($E$):

$$ \sigma = E \cdot \epsilon $$

Alat kami menangani konversi unit yang kompleks secara otomatis, memungkinkan Anda memasukkan gaya dalam Kilonewton (kN) dan luas dalam milimeter persegi ($mm^2$) sambil menerima hasil dalam Megapascal (MPa), yang merupakan unit standar untuk analisis tegangan teknik.

Tips & Informasi 💡

  • Verifikasi apakah material bersifat isotropik dan homogen untuk distribusi tegangan yang paling akurat.
  • Saat menghitung luas untuk batang melingkar, ingatlah $A = \pi \cdot r^2$ sebelum memasukkan nilainya.
  • Gunakan mode "Regangan dari panjang" untuk data eksperimen yang diperoleh dari ekstensometer.

📋Langkah Menghitung

  1. Pilih mode perhitungan Anda berdasarkan variabel yang diketahui (misalnya, "Tegangan → Regangan").

  2. Masukkan Gaya (F) dan Luas (A) menggunakan dropdown unit yang intuitif.

  3. Untuk perhitungan regangan, berikan Modulus Young (E) material (misalnya, 210 GPa untuk Baja).

  4. Tinjau rincian langkah demi langkah dari konversi unit dan hasil akhir.

Kesalahan yang Harus Dihindari ⚠️

  1. Mencampur unit, seperti menggunakan gaya dalam Newton tetapi luas dalam inci persegi, tanpa konversi yang tepat.
  2. Menerapkan rumus ini pada elemen "tipis" di mana tekukan (buckling) mungkin terjadi sebelum tegangan luluh tercapai.
  3. Bingung antara "perubahan panjang" dengan "panjang akhir" pada input regangan.
  4. Mengabaikan efek suhu, yang dapat menginduksi tegangan termal yang tidak diperhitungkan dalam rumus aksial dasar.

Aplikasi Teknik Utama📊

  1. Memvalidasi integritas struktural balok dan kolom di bawah beban aksial.

  2. Menentukan kesesuaian material untuk pembuatan komponen dalam industri dirgantara dan otomotif.

  3. Menghitung perpanjangan kabel, kawat, dan batang dalam proyek teknik sipil.

  4. Memprediksi faktor keamanan komponen untuk mencegah kegagalan mekanis selama fase desain.

Pertanyaan Seputar Layanan Kami

Apa perbedaan mendasar antara tegangan dan regangan?

Dalam mekanika teknik, tegangan ($\sigma$) adalah resistensi internal suatu material terhadap beban eksternal, diukur sebagai gaya per satuan luas ($N/m^2$ atau Pascal). Regangan ($\epsilon$) adalah respons fisik terhadap tegangan tersebut, yang mewakili deformasi relatif atau perubahan bentuk. Sementara tegangan memiliki unit tekanan, regangan adalah rasio tak berdimensi, sering dinyatakan dalam persentase.

Bagaimana Modulus Young (E) mempengaruhi hasil?

Modulus Young, atau Modulus Elastisitas, adalah ukuran kekakuan suatu material. Nilai yang lebih tinggi (seperti 210 GPa untuk baja) berarti material tersebut sangat kaku dan akan mengalami sangat sedikit regangan di bawah tegangan tinggi. Nilai yang lebih rendah (seperti 70 GPa untuk aluminium) menunjukkan material yang lebih fleksibel yang lebih mudah berubah bentuk. Ini adalah kemiringan dari bagian linear kurva tegangan-regangan.

Apakah kalkulator ini dapat digunakan untuk tarik dan tekan?

Ya. Rumus untuk tegangan dan regangan aksial berlaku untuk gaya tarik (meregang) dan gaya tekan (menekan). Dalam konvensi teknik standar, tegangan tarik biasanya dianggap positif (+), sedangkan tegangan tekan adalah negatif (-). Kalkulator memberikan besaran; pengguna harus mengidentifikasi arah berdasarkan kondisi pembebanan.

Apakah luas penampang konstan dalam perhitungan ini?

Alat ini mengasumsikan "Tegangan Teknik" dan "Regangan Teknik," yang menggunakan luas penampang awal dan panjang awal. Dalam perhitungan "Tegangan Sebenarnya" (True Stress), perubahan luas selama deformasi dipertimbangkan, tetapi untuk sebagian besar aplikasi teknik dalam batas elastis, perbedaannya dapat diabaikan.

Apa unit umum untuk tegangan dalam sistem AS dan Metrik?

Dalam Sistem Satuan Internasional (SI), tegangan diukur dalam Pascal (Pa), biasanya Megapascal (MPa) atau Gigapascal (GPa). Dalam sistem adat AS, diukur dalam Pound per Inci Persegi (PSI) atau Kilopound per Inci Persegi (KSI). Kalkulator kami mendukung konversi tanpa hambatan di antara sistem-sistem ini.

Apa itu Hukum Hooke dan kapan ia valid?

Hukum Hooke menyatakan bahwa tegangan berbanding lurus dengan regangan ($\sigma = E \cdot \epsilon$). Hubungan ini hanya valid dalam wilayah elastis suatu material. Begitu material mencapai titik luluhnya, ia memasuki wilayah plastik di mana ia tidak akan kembali ke bentuk aslinya, dan fungsi modulus linear kalkulator ini tidak lagi akurat.

Bagaimana cara menghitung regangan jika saya hanya memiliki perubahan panjang?

Anda dapat menggunakan mode "Regangan dari panjang" di alat kami. Cukup masukkan panjang awal ($L_1$) dan panjang akhir ($L_2$) atau total perubahan ($\Delta L$). Kalkulator menerapkan rumus $\epsilon = \Delta L / L_1$. Ini sangat berguna untuk menganalisis hasil dari mesin penguji tarik.

Mengapa opsi "Unit tegangan yang diinginkan" itu penting?

Dalam laporan profesional, industri yang berbeda lebih menyukai unit yang berbeda. Misalnya, insinyur sipil sering menggunakan MPa, sementara insinyur mesin di AS mungkin memerlukan PSI atau KSI. Dengan memungkinkan Anda memilih unit output, alat ini menghilangkan kesalahan konversi manual, memastikan data siap untuk dokumentasi teknis Anda.

🔢Rekomendasi Kalkulator Lainnya

Kalkulator Energi Kinetik
Kalkulator Momentum
Kalkulator Waktu Paruh
Catatan: Kalkulator ini dirancang untuk memberikan estimasi yang bermanfaat untuk tujuan informasi. Meskipun kami mengupayakan akurasi, hasil dapat bervariasi berdasarkan hukum setempat dan keadaan individu. Kami menyarankan untuk berkonsultasi dengan penasihat profesional untuk keputusan penting.