Kekuatan tegangan

Kekuatan tegangan (atau ) ditentukan oleh maksimum dan minimum dari lengkuk tegasan-terikan (stress-strain curve) dan secara umum untuk menunjukkan bila kegentingan berlaku. Oleh kerana sifat ini merupakan ciri sifat intensif, nilainya tidak bergantung pada saiz contoh ujian. Ia bagaimanapun bergantung pada penyediaan contoh dan suhu persekitaran dan bahan uji kaji.

Kekuatan tegangan, bersama dengan modulus kekenyalan dan ketahanan hakisan, merupakan tatarajah penting bagi bahan kejuruteraan yang digunakan dalam struktur dan peranti mekanikal. Ia khusus bagi bahan seperti aloi, bahan sebatian, seramik, plastik dan kayu.

Penjelasan 
Terdapat tiga takrifan kekuatan tegangan:
Kekuatan alah Tegangan yang mana terikan bahan berubah daripada ubah bentuk kenyal kepada ubah bentuk plastik, menyebabkannya berubah secara kekal.
Kekuatan muktamad Kekuatan tegangan maksimum yang boleh ditampung oleh sesuatu bahan apabila dikenakan tegangan, mampatan ataupun ricihan. Ia merupakan kekuatan tegangan maksimum pada lengkuk tegangan-terikan.
Kekuatan putus Koordinat tegangan pada lengkuk tegangan-terikan pada titik putus atau gagal.

Kekuatan tegangan biasa

 Kekuatan tegangan bahan 
Jadual menunjukkan kekuatan tegangan biasa bagi sesetengah bahan:
 Bahan  Kekuatan alah (MPa)  Kekuatan muktamad (MPa)  Ketumpatan (g/cm³) Tali nanotiub karbon               ?  3,600  1.3 Keluli ASTM struktur keluli A36 250  400  7.8 Keluli, API 5L X65 (Fikret Mert Veral)       448  531  7.8 Keluli, aloi kekuatan tinggi ASTM A514       690  760  7.8Keluli, untaian pratekanan (prestress) 1,650  1,860  7.8 Wayar keluli              7.8 Keluli (AISI 1,060 0.6% karbon) wayar piano 2,200-2,482         7.8Polietilena berketumpatan tinggi (HDPE)  26-33  37   0.95 Polipropilena 12-43  19.7-80   0.91  Keluli tanah karat AISI 302 - gelek sejuk  520  860  8.19 Besi tuang 4.5% C, ASTM A-48              130   200    Aloi titanium (6% Al, 4% V)            830  900  4.51  Aloi aluminium 2014-T6 400  455  2.7Tembaga 99.9% Cu  70  220  8.92Kupronikel 10% Ni, 1.6% Fe, 1% Mn, baki Cu  130  350  8.94Loyang 200+ 550  5.3 Tungsten                                      1,510  19.25Kaca   50 (dalam mampatan)  2.53Kaca gentian E N/A  3,450  2.57 Kaca gentian S  N/A  4,710  2.48Gentian basalt N/A  4,840  2.7Marmar N/A  15   Konkrit N/A  3   Gentian karbon N/A  5,650  1.75Rambut manusia   380   Sutera labah-labah (lihat nota di bawah)    1,000    Sutera daripada ulat sutera 500       Aramid (Kevlar atau Twaron)  3,620     1.44UHMWPE 23  46  0.97 Gentian UHMWPE (Dyneema atau Spectra)    2,300-3,500  0.97 Vectran                                    2,850-3,340   Polibenzoksazol (Zylon)    5,800    Kayu pain (selari dengan ira kayu)    40   Tulang (tangan/kaki)  104-121  130  1.6 Nilon, jenis 6/6  45  75  1.15 Getah  -  15    Boron  N/A  3,100  2.46 Silikon, monokristal (m-Si)  N/A  7,000  2.33Silikon karbida (SiC)  N/A  3,440   Nilam (Al2O3)  N/A  1,900  3.9-4.1 Nanotiub karbon (lihat nota di bawah)  N/A  62,000  1.34  Nanotiub karbon sebatian N/A  1,200http://www.iop.org/EJ/abstract/-search=56864390.1/0957-4484/18/45/455709 Z. Wang, P. Ciselli and T. Peijs, Nanotechnology 18, 455709, 2007. N/A

 Nota 

Nanotiub karbon berbilang dinding memiliki nilai kekuatan tertinggi yang pernah diukur, dengan makmal menghasilkannya dengan kekuatan tegangan 63 GPa, masih di bawah had teori 300 GPa. Wayar-wayar nanotium terawal (20 mm panjang) memiliki kekuatan tegangan sebanyak 3.6 GPa mengikut catatan pada 2000, di bawah had teori."Tensile strength of single-walled carbon nanotubes directly measured from their macroscopic ropes" 
by F. Li, H. M. Cheng, S. Bai, G. Su, and M. S. Dresselhaus.
DOI:10.1063/1.1324984
Kebanyakan nilai bergantung kepada proses penghasilan dan komposisi/ketulenan.
Kekuatan rambut manusia bergantung kepada etnik dan rawatan kimia.
Kekuatan sutera labah-labah boleh banyak berubah-ubah. Kekuatan bahan itu bergantung dengan pelbagai faktor seperti jenis sutera (setiap labah-labah boleh menghasilkan beberapa jenis sutera bagi tujuan tertentu), spesis labah-labah, usia sutera, suhu, kelembapan, kadar tegasan yang dikenakan ketika ujian, jangka masa tegasan dikenakan dan cara sutera dikumpul (penyuteraan paksa atau pusingan semula jadi). Nilai yang ditunjukkan dalam jadual, 1 GPa, ialah anggaran daripada keputusan-keputusan daripada beberapa kajian melibatkan beberapa jenis spesis labah-labah, tetapi keputusan tepat adalah pelbagai.

 Kekuatan tegangan unsur 
 Unsur dalam keadaan sepuh lindapModulus Young (GPa)  Ofset atau tegasan alah (MPa)  Kekuatan muktamad (MPa)Aluminium 70  15-20  40-50Tembaga 130  33  210Emas 79   100Besi 211  80-100  350Plumbum 16   12Nikel 170  14-35  140-195Silikon 107  5,000-9,000  Perak 83   170Tantalum 186  180  200Timah 47  9-14  15-200Titanium 120  100-225  240-370Tungsten 411  550  550-620Zink (ditempa)  105   110-200

Sumber 
 A.M. Howatson, P.G. Lund and J.D. Todd, "Engineering Tables and Data"
 Giancoli, Douglas.  Physics for Scientists & Engineers Third Edition.  Upper Saddle River: Prentice Hall, 2000.
 Köhler, T. and F. Vollrath. 1995. Thread biomechanics in the two orb-weaving spiders Araneus diadematus (Araneae, Araneidae) and Uloboris walckenaerius (Araneae, Uloboridae). Journal of Experimental Zoology 271:1-17.
 Edwards, Bradly C. "The Space Elevator: A Brief Overview" http://www.liftport.com/files/521Edwards.pdf 
T Follett "Life without metals"
Min-Feng Yu et al. (2000), Strength and Breaking Mechanism of Multiwalled Carbon Nanotubes Under Tensile Load, Science 287, 637-640
George E. Dieter. Mechanical Metallurgy. McGraw-Hill (UK), 1988

Rujukan 

 http://www.albarrie.com/Filtration/fil-basalt.html 

Pautan luar 
Stress-strain diagram
January 2003 sci.physics thread on water tensile strength and trees
Theory re the discrepancy in static vs dynamic measurements of water's tensile strength
Engineering Stress-strain Curve
Systems for measuring tensile strength
Testing equipment to determine properties of materials including Tensile strength

Kategori:Fizik
Kategori:Kejuruteraan mekanik
Kategori:Sains bahan