Dalam bidang teknik material dan rekayasa material, kurva tegangan-regangan  atau stress–strain curve merupakan salah satu grafik paling penting yang digunakan untuk memahami sifat mekanik suatu material. Grafik ini menggambarkan bagaimana material merespons ketika diberikan beban, mulai dari fase elastis hingga patah. Untuk memperoleh data tersebut secara presisi, digunakan sebuah alat pengujian material yang disebut Universal Testing Machine

Pernahkah Anda bertanya-tanya mengapa baja dipilih untuk konstruksi jembatan, beton bertulang digunakan dalam bangunan, atau plastik dipakai pada kemasan? Jawabannya terletak pada pemahaman mengenai perilaku mekanik material yang dapat diungkap melalui kurva tegangan–regangan. Artikel ini akan membahas secara mendalam bagaimana UTM bekerja, proses terbentuknya kurva tegangan–regangan, serta bagaimana interpretasinya digunakan dalam praktik teknik dan rekayasa.

Apa itu Universal Testing Machine?

Universal Testing Machine adalah peralatan uji mekanik yang berfungsi untuk mengetahui karakteristik mekanis suatu material dengan cara memberikan beban tertentu, baik berupa tensile test, compression test, maupun bending test. Alat ini sering disebut juga sebagai mesin uji tarik atau mesin uji kompresi, tergantung pada metode pengujian yang sedang dilakukan.

Dengan menggunakan Universal Testing Machine, pengguna dapat memperoleh data penting seperti kekuatan tarik maksimum, batas elastis, modulus elastisitas, hingga ketangguhan material, yang sangat berguna dalam analisis kualitas dan kelayakan material untuk berbagai aplikasi teknik.

Fungsi Utama

1. Mengukur kekuatan tarik material – Menentukan tegangan maksimum yang dapat ditahan.
2. Mengukur kekuatan tekan material – Menilai kemampuan material terhadap gaya tekan.
3. Menganalisis sifat elastis dan plastis – Menentukan batas elastisitas, yield strength, dan modulus elastisitas.
4. Membentuk kurva tegangan-regangan – Data pengujian diolah menjadi grafik untuk analisis lebih lanjut.

Aplikasi

• Industri konstruksi (uji baja tulangan, beton, kayu).
• Industri otomotif (uji logam, plastik, karet).
• Industri manufaktur (uji material komposit, polimer).
• Bidang penelitian material dan pendidikan.

Apa itu Kurva Tegangan-Regangan?

Kurva tegangan-regangan adalah sebuah grafik yang menggambarkan secara visual hubungan antara tegangan dan regangan pada suatu material ketika dilakukan pengujian mekanik menggunakan Universal Testing Machine. Grafik ini menjadi salah satu dasar penting dalam analisis sifat mekanik material karena mampu menunjukkan bagaimana material berperilaku saat menerima beban tertentu.

• Tegangan (σ) didefinisikan sebagai gaya luar yang bekerja pada material dibagi dengan luas penampang awalnya. Satuan yang umum digunakan adalah Newton per milimeter persegi (N/mm²) atau dalam bentuk standar internasional dikenal sebagai Megapascal (MPa).
• Regangan (ε) adalah ukuran perubahan panjang relatif suatu benda terhadap panjang awalnya. Besaran ini tidak memiliki satuan karena merupakan perbandingan antara perubahan panjang (∆L) dengan panjang mula-mula (L₀).

Kurva ini bukan sekadar garis, tetapi sebuah cerita lengkap tentang bagaimana material merespons beban: apakah material akan elastis, plastis, atau patah.

Tahapan Kurva Tegangan-Regangan

1. Daerah Proporsional

Pada tahap awal, hubungan antara tegangan dan regangan bersifat linier. Hukum Hooke berlaku:
σ = E × ε
di mana E adalah modulus elastisitas (Young’s modulus).

2. Batas Elastis (Elastic Limit)

Material masih bisa kembali ke bentuk semula jika gaya dilepaskan.

3. Titik Luluh (Yield Point)

Pada titik ini, material mulai mengalami deformasi permanen. Regangan bertambah besar meskipun tegangan relatif konstan.

4. Daerah Plastis

Material terus mengalami deformasi permanen. Terjadi strain hardening hingga mencapai tegangan maksimum.

5. Tegangan Maksimum (Ultimate Tensile Strength)

Nilai tegangan tertinggi yang dapat ditahan material sebelum terjadi necking (penyempitan).

6. Patah (Fracture Point)

Material akhirnya patah atau hancur.

Pentingnya Kurva Tegangan-Regangan dalam Analisis Material

1. Menentukan Modulus Elastisitas – Mengukur kekakuan material, penting untuk desain struktur.
2. Menentukan Kekuatan Tarik (Tensile Strength) – Mengetahui sejauh mana material mampu menahan beban.
3. Menentukan Keuletan (Ductility) – Menunjukkan kemampuan material untuk mengalami deformasi sebelum patah.
4. Menentukan Ketangguhan (Toughness) – Mengukur energi yang dapat diserap material sebelum patah.
5. Membandingkan Material – Kurva memungkinkan insinyur membandingkan baja, aluminium, plastik, atau komposit dengan jelas.

Cara Membaca Kurva Tegangan-Regangan

1. Kemiringan awal kurva → modulus elastisitas.
2. Titik peralihan dari linier ke non-linier → batas elastis.
3. Bagian datar → yield point.
4. Puncak kurva → ultimate tensile strength.
5. Akhir kurva → fracture point.

Dengan membaca kurva, seorang insinyur dapat menjawab pertanyaan penting: Apakah material ini cukup kuat? Apakah material ini cukup lentur?

Kurva tegangan-regangan bukan sekadar grafik, tetapi peta perjalanan material dari elastis hingga patah. Dengan Universal Testing Machine, para insinyur dan peneliti dapat memperoleh data akurat tentang sifat mekanik material, yang sangat penting untuk perancangan, konstruksi, maupun inovasi material baru.

Memahami kurva tegangan-regangan membantu kita menjawab pertanyaan fundamental dalam dunia teknik: Apakah material ini dapat diandalkan?

LIHAT PRODUK UNIVERSAL TESTING MACHINE KAMI DISINI!

Apakah Anda membutuhkan peralatan Universal Testing Machine berkualitas tinggi untuk laboratorium atau proyek Anda? TestingIndonesia hadir sebagai penyedia resmi berbagai alat uji material, termasuk UTM dengan akurasi dan keandalan tinggi. Hubungi kami sekarang untuk mendapatkan solusi terbaik dalam pengujian material Anda!