Kelelahan (material)

Dalam ilmu material, kelelahan adalah melemahnya suatu bahan yang disebabkan oleh beban yang berkali-kali diaplikasikan terhadap bahan tersebut. Hal ini adalah kerusakan struktural progresif dan terlokalisasi yang terjadi bila suatu bahan mengalami pembebanan siklikal. Nominal dari nilai maksimum stres yang menyebabkan kerusakan tersebut mungkin jauh kurang dari kekuatan material biasanya disebut sebagai batas akhir pembebanan kekuatan tarik, atau batas yield stress (ultimate tensile stress limit dan yield stress limit dalam Bahasa Inggris).

Kelelahan juga bisa terjadi bila suatu bahan mengalami sebuah proses bongkar-muat yang berkali-kali. Jika beban-beban tersebut berada di atas ambang batas tertentu, celah-celah mikroskopis akan mulai terbentuk pada titik-titik konsentrasi stres seperti permukaan, gigih slip band (PSBs), permukaan dari konstituen dalam kasus bahan komposit, dan permukaan biji-bijian dalam kasus logam.^[1] Akhirnya sebuah retakan akan mencapai ukuran kritis, retakan tersebut akan menyebar tiba-tiba, dan struktur bahan tersebut akan patah. Bentuk struktur ini akan secara signifikan mempengaruhi masa batas kelelahan; lubang persegi atau sudut yang tajam akan menyebabkan peningkatan tegangan lokal di mana kelelahan retak dapat memulai. Lubang bulat dan transisi halus atau fillet akan meningkatkan kelelahan kekuatan struktur.

Kelelahan hidup

American Society untuk Pengujian dan Material (ASTM) mendefinisikan masa kelelahan, N_f, sebagai jumlah stres dengan siklus dengan karakter tertentu dari spesimen tersebut sebelum kegagalan dengan ciri tertentu terjadi.^[2] Untuk beberapa bahan material, terutama baja dan titanium, ada nilai teoritis untuk amplitudo stres dimana material tersebut tidak akan pernah patah berapa kalipun diberikan beban dibawah amplitudo strest tersebut, yang disebut batas kelelahan, batas daya tahan, atau kekuatan kelelahan.^[3]

Para Insinyur biasa menggunakan salah satu dari tiga metode ini untuk menentukan umur kelelahan bahan: metode masa-stres, masa-ketegangan, dan metode patahan mekanis elastis linier.^[4] salah Satu metode untuk memprediksi umur kelelahan bahan adalah Bahan Seragam undang-Undang (Uniform Material Law atau disingkat UML).^[5] UML dikembangkan untuk memprediksi umur kelelahan aluminium dan logam paduan titanium pada akhir abad ke-20 dan termasuk kemudian baja kekuatan tinggi,^[6] dan besi cor.^[7]

Lain-lain

1862 Hartley tambang batu bara Bencana yang disebabkan oleh patah tulang dari mesin uap balok dan menewaskan 220 orang.
1919 Besar Molase Banjir telah dikaitkan dengan kegagalan kelelahan.
1948 Northwest Airlines dengan nomor Penerbangan 421 kecelakaan karena kelelahan kegagalan dalam wing spar root
Dalam Tahun 1957 "Mt. Pinatubo", pesawat kepresidenan dari Presiden Filipina, Ramon Magsaysay, jatuh karena kerusakan mesin yang disebabkan oleh kelelahan logam.
1965 terbalik dari UK pertama di platform minyak lepas pantai, Laut Permata, adalah karena kelelahan di bagian sistem suspensi menghubungkan lambung ke kaki.
1968 Los Angeles Airways Penerbangan 417 kehilangan salah satu main rotor karena kelelahan kegagalan.
1968 Cairo Miller Maskapai Penerbangan 1750 yang kehilangan sayap karena pemeliharaan yang tidak tepat yang mengarah ke kegagalan kelelahan
Dalam tahun 1977 Dan-Air Boeing 707 kecelakaan yang disebabkan oleh kelelahan kegagalan yang mengakibatkan hilangnya hak horizontal stabilizer
Tahun 1980 - BANYAK Penerbangan 7 yang jatuh karena kelelahan dalam sebuah mesin turbin poros mesin mengakibatkan disintegrasi yang menyebabkan hilangnya kontrol
1985 Japan Airlines Penerbangan 123 jatuh setelah pesawat hilang vertikal stabilizer karena rusak perbaikan pada sekat belakang.
1988 Aloha Airlines Penerbangan 243 mengalami dekompresi ledakan di 24,000 kaki (7,300 m) setelah kegagalan kelelahan.
1989 United Airlines Penerbangan 232 kehilangan ekornya mesin karena kelelahan kegagalan dalam fan disk hub.
1992 El Al Penerbangan 1862 kehilangan kedua mesin di sayap kanan karena kelelahan kegagalan dalam pemasangan pylon #3 Mesin.
1996 Garuda Indonesia Penerbangan 865 mengalami kecelakaan hingga meledak akibat kelelahan material dari turbin jet karena pemakaian yang melebihi jam.
1998 Eschede kereta bencana itu disebabkan oleh kelelahan kegagalan komposit tunggal roda.
2000 Hatfield rel kecelakaan itu mungkin disebabkan oleh rolling kontak kelelahan.
2000 ingat 6,5 juta ban Firestone pada Ford Penjelajah yang berasal dari retak fatik pertumbuhan yang mengarah ke pemisahan tapak dari ban.^[8]
2002 China Airlines dengan nomor Penerbangan 611 telah hancur dalam penerbangan karena kelelahan kegagalan.
2005 Kapur Laut Airways Penerbangan 101 kehilangan sayap kanan karena kelelahan kegagalan yang disebabkan oleh pemeliharaan yang tidak memadai praktik.
2009 Viareggio kereta anjlok karena kelelahan kegagalan.
2023 Kapal selam Titan yang mendelak (implosi) ketika menjelajahi bangkai kapal Titanic.

Referensi

^ Kim, W. H.; Laird, C. (1978). "Crack nucleation and stage I propagation in high strain fatigue—II. mechanism". Acta Metallurgica. 26 (5): 789–799. doi:10.1016/0001-6160(78)90029-9.
^ Stephens, R. I.; Fuchs, H. O. (2001). Metal Fatigue in Engineering (edisi ke-2nd). John Wiley & Sons. hlm. 69. ISBN 978-0-471-51059-8.
^ Bathias, C. (1999). "There is no infinite fatigue life in metallic materials". Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. 22 (7): 559–565. doi:10.1046/j.1460-2695.1999.00183.x.
^ Shigley, J. E.; Mischke, C. R.; Budynas, R. G. (2003). Mechanical Engineering Design (edisi ke-7th). McGraw Hill Higher Education. ISBN 978-0-07-252036-1.
^ Bäumel, A. Jr.; Seeger, T. (1990). Materials Data for Cyclic Loading, Supplement 1. Materials Science Monographs. 61. Elsevier. ISBN 978-0-444-88603-3.
^ Korkmaz, S. (2010). Uniform Material Law: Extension to High-Strength Steels. VDM. ISBN 978-3-639-25625-3.
^ Korkmaz, S. (2011). "A Methodology to Predict Fatigue Life of Cast Iron: Uniform Material Law for Cast Iron". International Journal of Iron and Steel Research. 18 (8): 42–45. doi:10.1016/S1006-706X(11)60102-7.
^ Ansberry, C. (5 February 2001). "In Firestone Tire Study, Expert Finds Vehicle Weight Was Key in Failure". Wall Street Journal. Diakses tanggal 6 September 2016.

Bacaan lebih lanjut

PDL Staf (1995). Kelelahan dan Sifat Tribological dari Plastik dan Elastomer. Plastik Desain Perpustakaan. ISBN 978-1-884207-15-0.
Leary, M.; Burvill, C. (2009). "Penerapan data yang diterbitkan untuk kelelahan-desain terbatas". Kualitas dan Keandalan Teknik Internasional. 25 (8): 921-932. doi:10.1002/qre.1010.
Dieter, G. E. (2013). Teknik Metalurgi. McGraw-Hill. ISBN 978-1259064791.
Kecil, R. E.; Jangan Cintai Aku Apa Adanya, E. H. (1975). Statistik Desain Kelelahan Percobaan. John Wiley & Sons. ISBN 0-470-54115-6.
Palmgren, A. G. (1924). "Mati Lebensdauer von Kugellagern" [Panjang Hidup Bantalan Rol]. Zeitschrift des Vereines Deutscher Ingenieure (dalam bahasa jerman). 68 (14): 339-341. * Schijve, J. (2009). Kelelahan Struktur dan Bahan. Springer. ISBN 978-1-4020-6807-2.
Lalanne, C. (2009). Kerusakan Kelelahan. ISTE - Wiley. ISBN 978-1-84821-125-4.
Pook, L. (2007). Kelelahan logam, Apa itu, Mengapa itu penting. Springer. ISBN 978-1-4020-5596-6.
Draper, J. (2008). Modern Kelelahan Logam Analisis. EMAS. ISBN 0-947817-79-4.
Suresh, S. (2004). Kelelahan Bahan. Cambridge University Press. ISBN 0-521-57046-8.