Elongation adalah perubahan ukuran dari suatu bentuk dari suatu benda, dan di titik beratkan ke dimensi panjang atau dimensi yang bisa dianggap mewakili panjang dari sebuah bentuk dari suatu benda sedangkan thermal expansion adalah/ hanyalah salah satu penyebab terjadinya elongation.

Tanya – Muhammad Salman

Dear rekan milis…

Saya ingin mengetahui apakah ada hubungan antara elongation dengan thermal ekspansi pada suatu material.

Tanggapan 1 – farabirazy albiruni

Dear Pak Salman,

Kalau punya buku tentang elasticity disana ada persamaan yang govern antara strain dengan ekspansi thermal yang disebut dengan thermal strain, yaitu:

epsilon_t = alpha x T

dimana epsilon_t = thermal strain

alpha = linear thermal expansion coefficient

T = temperature.

Dalam suatu system stress-strain relationship, dengan adanya efek temperatur, maka total strain ato total stress harus mengconsider efek thermal strain ini, sehingga total strain dan total stress menjadi:

(saya pake notasi tensor di sini)

epsilon(ii) = 1/E (sigma(ii) – v sigma(jj)) + epsilon_t

sigma(ii) = [E/(1-v^2) (epsilon(ii) + v epsilon (jj)] – (E.epsilon_t / 1-v)

dimana E = modulus Young

v = poisson ratio

sigma = stress

epsilon = strain

ii or jj = tensor notation

Mudah2an cukup membantu..

Tanggapan 2 – Muhammad Salman

Dear Mas Abhie….

Terima kasih atas masukannya. Jujur aja, kalau untuk persamaan tensor tersebut, saya sudah agak2 lupa.. 🙂 tapi kalo boleh, buku referensi mengenai elasticity-nya bisa di share kepada saya judulnya agar dapat saya cari di internet, sehingga dapat saya pelajari lebih lanjut.
Permasalahan yang saya hadapi, saya sudah menghitung thermal strain (Thermal ekspansion) suatu pipa dengan asumsi linier ekspansion (alpha x T). Akhirnya didapatlah Delta L (Thermal Strain) = A x Lo

A = Alpha x T

Lo = Panjang awal

Sementara dari properties material pipa tersebut, saya dapatkan nilai elongation-nya 35%. Dari hal tersebut, dengan mengasumsikan tegangan arah tersebut hanya berupa thermal strain saja, apakah boleh saya mengatakan operasional temperature sudah aman apabila nilai A < 35% tersebut???

Tanggapan 3 – farabirazy albiruni

Dear Pak Salman,

Bapak bisa lihat di buku Advance Strength and Applied Elasticity (Ugural & Fenster), Fundamental of Solid Mechanics (YC Fung), dan masih banyak lagi di buku2 lainnya yang bicara mengenai Solid Mechanic or Elasticity.

Nah menyangkut pipa, kita harus sadar bahwa ada perbedaan stress yang bekerja di arah logitudinal dan arah meridiannya (hoop stressnya) dan yang jadi patokan adalah di di arah meridiannya. Nilai yang bapak sebutkan elongasi sebesar 35% diarah mana? kalo arah meridian kok besar sekali ya?

Nah kembali ke permasalahan aman ato tidak desain bapak, bapak harus convert nilai elongasi itu ke nilai strain terlebih dahulu, dari situ baru bapak convert lagi ke nilai stress. Selama nilai stress yang bapak hitung masih dibawah nilai yield dari material pipa bapak, maka pipa tersebut aman beroperasi pada parameter operasi yang bapak definisikan.

Mudah2an cukup membantu.

Tanggapan 4 – Farid Maloni

Saya coba bantu setahu saya. Mungkin secara fisik bisa analogikan kalau elongation dan therm_expand betuk perbahannya yg sma,…yaitu sama2 terjadi pertambahan dimensi.

Hanya saja perbedaannya kalau elongasi perubahannya disebabkan gaya tarik dari luar pada temperatur constant; contoh dasarnya adalah specimen uji tarik dimana material dapat ber-elongasi (mm) ke arah aksial gaya tariknya; seiring dengan pertambahan perpanjangan maka meningkat pula tegangan internal di dalam molekul material tsb. Selama masih di dalam area elastis, perubahan dimensi itu tidak permanen, tetapi bila pemberian gaya tarik terus diberikan, maka batas elastis akan dilewati dan memasuki area plastis dan akhirnya terjadi penciutan/neckingdan putus.

Sedangkan thermal expansi terjadi bila material diberikan pemanasan terus menerus, hingga pada titik tertentu pergerakan antar molekul semakin besar dan material tersebut mulai berkembang/expansi kesegala arah (mm/mm). Ekpansi ini akan terus terjadi hingga batas mulurnya dan bila pemanasan diberikan terus menerus, akhirnya akan mencapai sedikit dibawah titik leleh material tersebut.

Mungkin ada lagi rekan2 yang bisa memberikan penjelasan yang lebih baik, Thanks.

Tanggapan 5 – Amal Ashardian

Elongation itu perubahan ukuran dari suatu bentuk dari suatu benda, dan di titik beratkan ke dimensi panjang atau dimensi yang bisa dianggap mewakili panjang dari sebuah bentuk dari suatu benda.

Thermal expansion adalah/ hanyalah salah satu penyebab terjadinya elongation.