Alat Ukur dan Teknik Pengukuran Strain measurement 10

Strain gauge Untuk mengukur strain (regangan) Strain adalah besarnya deformasi akibat gaya atau beban atau tegangan (stress) yang diberikan Tegangan menunjukkan kekuatan gaya yang menyebabkan perubahan bentuk pada benda. σ = tegangan (N/m2 atau Pa) F = gaya (N) A = luas penampang (m2) https://www.youtube.com/watch?v=TjY48vYMPxw

Strain gauge Strain dapat bernilai + (tensile) dan – (compressive) εa = regangan dL = pertambahan panjang L = panjang mula-mula

Diagram stress-strain untuk mild steel

Hubungan antara tegangan uniaxial  𝑎 dengan strain  𝑎 untuk kondisi elastik  𝑎 = 𝐸 𝑚 .  𝑎 Em = modulus elastisitas atau modulus Young Suatu batang jika ditarik ke arah axial, luasan akan berkurang sedangkan panjang akan bertambah dan sebaliknya jika batang ditekan.

Pada daerah elastis, perbandingan antara lateral strain dengan axial strain didefinisikan sebagai Poisson’s ratio Ketika ada hubungan antara stress dan strain, memungkinkan untuk menentikan stress dari pengukuran strain

Strain tidak memiliki satuan namun kadang dituliskan satuan seperti in/in atau mm/mm Besarnya strain sangat kecil (micro) Konstruksi strain gage dari jenis tahanan listrik

Strain gage perlu memiliki kondisi stabil: Tidak berubah terhadap waktu, temperatur dan faktor lingkungan Ukuran strain harus kecil agar kesalahan pengukuran regangan juga kecil Respon harus cukup cepat untuk menerima respin dengan frekuensi > 100 kHz

Resistance strain gauges Strain diukur dengan mempertimbangkan perubahan jarak. Strain gage ada beberapa macam Mechanical strain gage (jarang dipakai) biasanya untuk uji tarik bahan Metallic strain gage terdiri dari kawat yang sangat halus, rangkaian tahanan listrik Semiconductor strain gage terbuat dari silikon kristal. Kristal sangat tipis. Jenis ini mengubah hambatan menjadi strain.

Metallic strain gage Prinsip kerja dengan mempertimbangkan suatu konduktor yang memiliki luasan uniform Ac dengan panjang L yang memiliki resistivitas (kemampuan untuk menahan arus listrik) e. Hambatan R dari konduktor elektrik dapat dihitung dengan Konduktivitas suatu bahan adalah kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan arus listrik. Sedangkan Resistivitas adalah kebalikan dari konduktivitas, yakni kemampuan suatu bahan untuk menahan arus listrik.

Jika konduktor dikenakan normal stress sepanjang sumbu kawat, luas area dan panjang akan berubah sehingga total hambatan listrik akan berubah menjadi

Tentukan hambatan total dari kawat tembaga yang berdiameter 1 mm panjang 5 cm. Resistivitas dari tembaga adalah 1,7.10-8 m. Jawab: = 1,08.10-3  Jika material diganti dengan nikel dengan resistivitas 7,8.10-8 m, maka R = 5.10-3 

Material yang paling banyak digunakan untuk strain gauge adalah paduan constantan (tembaga 55%, nickel 45%) mempunyai resistivitas 49.10-8 . Hambatan dari strain gauge adalah 120 . Berapa panjang kawat constantan jika diameternya 0,025 mm. Jawab: , maka L 0,12 m

Semiconductor strain gage Jenis ini memiliki gage faktor sangat tinggi hingga 200, sedangkan metalik hanya 2. Dimana gage faktor dinyatakan dengan Selain itu jenis ini juga memiliki hambatan yang lebih tinggi, umur fatique yang lebih panjang

Rangkaian listrik (wheatstone bridge circuit) dasar

Sebuah strain gage memiliki gage faktor 2, dipasangkan pada batang baja dengan modulus elastisitas 200.106 kN/m2 seperti gambar diatas. Batang dengan lebar 3 cm dan tinggi 1 cm, diberi gaya tarik sebesar 30 kN. Tentukan perubahan hambatan dari strain gage jika hambatan awal 120 , tanpa memperhitungkan beban aksial.

Tegangan = 1.105 kN/m2 Strain, dengan persamaan  𝑎 = 𝐸 𝑚 .  𝑎 , maka  𝑎 = 5.10-4 m/m Perubahan hambatan (resistansi) R = 0,12