Perhitungan Laju Regangan: Rumus & Panduan ASTM

Jadi, sebenarnya apa itu laju regangan?

Secara sederhana, laju regangan menggambarkan seberapa cepat suatu material mengalami deformasi. Ini adalah perubahan spesifik pada regangan (deformasi) yang terjadi selama periode waktu tertentu, biasanya dinyatakan dalam s⁻¹.

Meskipun mungkin terlihat seperti angka statis pada spreadsheet, banyak material yang "sensitif terhadap laju regangan." Kami selalu mengingatkan klien kami bahwa jika Anda mengubah kecepatan, Anda secara efektif mengkarakterisasi perilaku material yang berbeda. Laju regangan yang berbeda dapat mengungkapkan sifat mekanik yang bergantung pada laju, seperti kekuatan dan keuletan (Zhang et al., 2019; Harant et al., 2024; Baciu et al., 2020).

Pertimbangkan polimer yang digunakan pada dasbor kendaraan. Di bawah panas yang lambat pada hari musim panas (laju regangan rendah), material tersebut perlu mengembang dan berperilaku hampir seperti cairan kental. Namun, selama tabrakan (yang membutuhkan pengujian tarik dengan laju regangan tinggi), material yang sama persis itu perlu menyerap energi tanpa berubah menjadi pecahan yang berbahaya.

Jika Anda memvalidasi polimer tersebut pada mesin kompak seperti Seri QE kami , Anda dapat melihat perbedaan ini dengan segera. Pada kecepatan rendah, kurva regangan halus dan lentur; pada kecepatan tinggi, kurva tersebut melonjak. Jika Anda menguji polimer tersebut pada satu kecepatan saja dan sembarangan, Anda pada dasarnya hanya menebak keamanannya.

Matematika: Rumus dan Perhitungan Laju Regangan

Untuk menjaga agar hasil lab Anda konsisten dan dapat dipertanggungjawabkan, Anda harus memahami matematika yang mendasarinya sebelum mengkonfigurasi perangkat lunak. Meskipun sistem modern menangani pemrosesan yang berat, kami tetap menekankan bahwa setiap teknisi harus memahami perhitungan laju regangan manual untuk mengidentifikasi setiap ketidakberaturan.

Rumus laju regangan standar dinyatakan sebagai:

ε̇ = v / L ₀

Dimana:

• ε̇ (Epsilon dot): Laju regangan (biasanya dinyatakan dalam s⁻¹ atau min⁻¹)
• v: Kecepatan deformasi (misalnya, mm/menit)
• L₀: Panjang ukur awal spesimen (misalnya, mm)
   

Contoh Perhitungan Laju Regangan

Bayangkan Anda sedang menguji spesimen tulang anjing logam standar.

• Panjang pengukur Anda (L)₀) adalah 50 mm.
• Anda mengatur kecepatan Mesin Uji Universal (UTM) Anda (v) ke 5 mm/menit.

Perhitungan laju regangan Anda akan tampak persis seperti ini:

ε̇ = 5 mm/min / 50 mm = 0.1 min⁻¹

Untuk mengonversi ini ke detik (s⁻¹):
0.1 / 60 = 0.00167 s⁻¹

Mengetahui cara menghitung laju regangan dalam situasi uji tarik secara manual berguna untuk verifikasi, tetapi seperti yang akan kita bahas di bagian selanjutnya, kita menemukan bahwa hanya memasukkan kecepatan mesin berdasarkan rumus laju regangan ini jarang cukup untuk aplikasi presisi tinggi.

Kecepatan Crosshead vs. Tingkat Regangan Sebenarnya: Variabel Tersembunyi

Gambar

Kita perlu mengatasi kelalaian yang sering terjadi. Kecepatan yang Anda masukkan ke dalam perangkat lunak (mm/menit) tidak sama dengan laju regangan yang sebenarnya dialami spesimen. Manajer laboratorium berpengalaman tahu persis apa yang kami maksud. Berdasarkan pengalaman kami, keduanya hampir tidak pernah identik.

Kecepatan crosshead sering digunakan untuk mengontrol laju regangan, tetapi tidak selalu berhubungan langsung dengan laju regangan sebenarnya yang dialami oleh spesimen; laju regangan sebenarnya diukur lebih akurat menggunakan pengukur regangan atau metode optik seperti korelasi citra digital (DIC) (Naumann, 2024; Xia et al., 2015). 

Karena "kepatuhan mesin" (kecenderungan yang tak terhindarkan bagi rangka beban, penjepit berat, dan perlengkapan untuk sedikit meregang di bawah beban), kecepatan yang Anda atur bukanlah kecepatan yang dialami spesimen dalam panjang pengukurannya.

Inilah alasan mengapa kami merancang Mesin Uji Universal Seri QM kami dengan rangka yang sangat kokoh. Meskipun tidak ada mesin yang benar-benar kokoh, penggunaan sistem elektromekanik yang kuat seperti Seri QM atau Seri QTens yang presisi secara signifikan meminimalkan kesalahan kepatuhan ini dibandingkan dengan alternatif yang lebih rapuh.

Namun, kami tetap sangat menyarankan untuk tidak mengandalkan kontrol crosshead loop terbuka untuk data penting.

Artikel terkait: UTM yang Tepat: Panduan Elektromekanik vs Hidraulik

Peran Penting Ekstensometer

Untuk mencapai kontrol loop tertutup yang sangat presisi, di mana mesin mengatur kecepatannya sendiri secara real-time, kami menganggap penggunaan ekstensometer sangat penting. 

Kami tidak akan membahasnya secara berlebihan di sini, tetapi memasang ekstensometer jepit atau video menjembatani kesenjangan antara angka perkiraan dan data aktual, memastikan perhitungan laju regangan Anda mencerminkan kenyataan.

Baca selengkapnya: Ekstensometer Non-Kontak vs Kontak: Pendapat Pakar

Kesalahan Umum dalam Perhitungan Laju Regangan

Bahkan insinyur berpengalaman pun dapat menemui jebakan ini. Kita sering melihat kesalahan-kesalahan ini di lapangan, dan menghindarinya adalah satu-satunya cara untuk menjaga kepatuhan yang ketat saat mempelajari cara menghitung laju regangan dalam skenario uji tarik:

• Kesalahpahaman antara Panjang Paralel dan Panjang Pengukur: Rumus tersebut membutuhkan L₀ (panjang pengukur spesifik), bukan keseluruhan panjang bagian yang diperkecil.
• Kesalahan Pengelolaan Unit: Mencampur satuan menit dan detik adalah penyebab paling sering terjadinya kesalahan perhitungan. Kami menyarankan Anda untuk menstandarkan satuan Anda sebelum menerapkannya pada rumus laju regangan.
• Mengabaikan Kepatuhan Sistem: Seperti yang telah kami sebutkan di atas, kesalahan umum dalam perhitungan laju regangan meliputi mengasumsikan kecepatan crosshead sama dengan laju regangan tanpa memperhitungkan deformasi spesimen atau kepatuhan mesin, yang menyebabkan karakterisasi material yang tidak akurat (Naumann, 2024).

Menangani Standar: Laju Regangan Uji Tarik ASTM

Jika Anda adalah pemasok atau produsen, kemungkinan besar Anda mematuhi peraturan seperti ASTM E8/E8M (untuk logam) atau ASTM D638 (untuk plastik). Kami telah memperhatikan bahwa persyaratan laju regangan uji tarik ASTM semakin spesifik terkait kontrol loop tertutup.

Secara umum, protokolnya berbeda tergantung pada tahap pengujian:

1. Daerah Elastis: Pengujian ini biasanya membutuhkan laju regangan yang sengaja diperlambat untuk menangkap Modulus Elastisitas dan Titik Leleh dengan sempurna.
2. Wilayah Plastik: Setelah material mencapai titik luluh, kecepatan seringkali ditingkatkan untuk mempercepat proses patahan.

Mesin uji modern harus mampu mengontrol kecepatan dengan sangat presisi untuk mempertahankan laju regangan uji tarik ASTM tertentu selama seluruh prosedur. Kami sungguh percaya bahwa jika mesin Anda tidak memiliki kemampuan untuk secara otomatis menyesuaikan kecepatan motor saat material mengeras, Anda akan kehilangan akurasi.

Melaju Lebih Cepat: Pengujian Tarik dengan Tingkat Regangan Tinggi

Pengujian standar sudah cukup untuk kondisi kuasi-statis, tetapi kecepatan tipikal tidak memadai untuk penelitian dan pengembangan modern. Kita mengamati pergeseran signifikan di mana pengujian tarik dengan laju regangan tinggi (seringkali melebihi 1 s⁻¹ hingga 1000 s⁻¹) menjadi norma yang diharapkan.

Bayangkan sabuk pengaman di mobil keluarga Anda. Dalam penggunaan normal, tali pengaman akan tertarik dengan mudah. ​​Tetapi saat terjadi tabrakan, sabuk pengaman harus terkunci dan menahan beban yang sangat besar dalam sepersekian detik. Menguji tali pengaman tersebut pada kecepatan standar 50 mm/menit sama sekali tidak ada gunanya karena materialnya akan mengeras secara dramatis di bawah guncangan. Logika yang sama berlaku untuk menjatuhkan ponsel pintar; sambungan solder di dalamnya mengalami laju regangan yang tidak dapat ditiru oleh mesin standar.

Di sinilah kerangka elektromekanik standar mulai menunjukkan kelemahannya. Untuk aplikasi gaya tinggi yang membutuhkan pengujian tarik dengan laju regangan tinggi, Anda memerlukan kekuatan hidrolik dari Seri QT-HW2 kami atau, untuk beban ekstrem, QTM-3000 yang masif . Sistem ini dirancang untuk memberikan akselerasi cepat yang diperlukan untuk menangkap data selama peristiwa benturan sepersekian detik tersebut.

Pengujian tarik dengan laju regangan tinggi sangat penting untuk memahami perilaku material di bawah kondisi pembebanan dinamis, mengungkap fenomena seperti sensitivitas laju regangan dan perubahan mode kegagalan (Noh et al., 2024; Zhang et al., 2019; Mukherjee, 2025; Agirre et al., 2023). Jenis data cepat ini sangat penting untuk:

• Keamanan Otomotif: Mensimulasikan dampak benturan pada logam sasis.
• Komposit & Manufaktur Aditif: Memahami bagaimana lapisan hasil cetakan 3D atau anyaman serat karbon terpisah akibat guncangan mendadak.
• Pertahanan: Menganalisis balistik dan material pelindung lapis baja.

Melakukan pengujian ini membutuhkan peralatan khusus yang mampu berakselerasi cepat dan menangkap data frekuensi tinggi. Kami memandang ini sebagai batas baru pengujian material, di mana hanya sistem yang paling mumpuni yang dapat bekerja secara efektif.

Dapatkan Akurasi dengan Qualitest

At QualitestKami tahu bahwa mendapatkan angka yang akurat dan memuaskan adalah kunci keamanan produk dan inovasi. Kami tahu bahwa, baik Anda melakukan perhitungan laju regangan dasar untuk pemeriksaan kualitas rutin atau melakukan proyek penelitian komprehensif, keandalan Mesin Uji Universal (UTM) Anda sangat penting.

Kontrol dan pengukuran laju regangan yang akurat meningkatkan keandalan data sifat mekanik, yang sangat penting untuk aplikasi di bidang kedirgantaraan, otomotif, dan teknik struktur (Dear et al., 2025; Xia et al., 2015; Naumann, 2024). 

Kami menawarkan portofolio solusi pengujian hemat biaya yang komprehensif yang dirancang untuk memenuhi peraturan global yang ketat ini, termasuk setiap spesifikasi laju regangan uji tarik ASTM. Mesin kami menyediakan kontrol kecepatan yang sangat presisi dan akuisisi data resolusi tinggi yang dibutuhkan untuk menangani segala hal mulai dari kepatuhan ASTM kecepatan rendah hingga aplikasi dinamis.

Jelajahi berbagai Mesin Uji Universal kami hari ini!

Referensi

• Agirre, J., Abedul, D., De Argandoña, E., Otegi, N., Galdos, L., & Erice, B. (2023). Alat Uji Termo-Mekanik Otomatis untuk Aplikasi Pembentukan Logam. Jurnal Internasional Rekayasa Dampak.
• Baciu, F., Rusu-Casandra, A., & Pastrama, S. (2020). Pengujian laju regangan rendah terhadap sifat tarik baja. Materi Hari Ini: Prosiding.
• Dear, J., Zhang, R., Shi, Z., & Lin, J. (2025). Pendekatan pembelajaran mesin berbasis data yang inovatif untuk peningkatan kontrol laju regangan dalam pengujian termomekanik lembaran logam.. Teknik Aplikasi Kecerdasan Buatan, 151, 110746.
• Harant, M., Verleysen, P., Forejt, M., & Kolomý, Š. (2024). Pengaruh Laju Regangan dan Anisotropi terhadap Kemampuan Bentuk dan Perilaku Mekanik Paduan Aluminium 2024-T3. Logam.
• Mukherjee, A. (2025). Studi tentang Sifat Mekanik Dinamis dan Mikrostruktur Paduan Aluminium 7075 T651 dengan Menggunakan Batang Tekanan Split-Hopkinson dan Mesin Uji Universal. Jurnal Internasional Teknik dan Manajemen Informasi.
• Naumann, D. (2024). Pengaruh metode pengujian tarik terkontrol laju regangan optik terhadap sifat mekanik logam lembaran. Prosiding Penelitian Material.
• Noh, H., Lee, S., Cho, J., & Kim, D. (2024). Meneliti kekuatan tekan dinamis beton dengan menggunakan mesin uji universal hidrolik berkecepatan tinggi.. Konstruksi dan Bahan Bangunan.
• Xia, Y., Zhu, J., & Zhou, Q. (2015). Verifikasi program multi-mesin untuk pengujian material dari kondisi kuasi-statis hingga laju regangan tinggi.. Jurnal Internasional Rekayasa Dampak, 86, 284-294.
• Zhang, X., Shi, Y., & Li, Z. (2019). Studi eksperimental tentang perilaku tarik laminasi CFRP anyaman searah dan polos pada laju regangan yang berbeda.. Komposit Bagian B: Teknik.