ما هو جهد الغلة وكيفية الحصول عليها؟ - جسدي - بدني - 2026

يُعرَّف إجهاد الخضوع بأنه الجهد اللازم لبدء كائن ما في التشوه بشكل دائم ، أي أن يخضع لتشوه البلاستيك دون أن ينكسر أو يتكسر.

نظرًا لأن هذا الحد قد يكون غير دقيق بعض الشيء بالنسبة لبعض المواد ودقة المعدات المستخدمة هي عامل وزن ، فقد تم تحديد في الهندسة أن إجهاد الخضوع في المعادن مثل الفولاذ الإنشائي هو الذي ينتج عنه تشوه دائم بنسبة 0.2٪ في الكائن.

الشكل 1. يتم اختبار المواد المستخدمة في البناء لتحديد مقدار الضغط الذي يمكن تحمله. المصدر: Pixabay.

من المهم معرفة قيمة إجهاد الخضوع لمعرفة ما إذا كانت المادة مناسبة للاستخدام الذي تريد أن تقدمه للأجزاء المصنعة معها. عندما يتشوه جزء يتجاوز الحد المرن ، فقد لا يتمكن من أداء وظيفته المقصودة بشكل صحيح ويجب استبداله.

للحصول على هذه القيمة ، يتم إجراء الاختبارات عادةً على عينات مصنوعة من المادة (أنابيب أو عينات اختبار) ، والتي تخضع لضغوط أو أحمال مختلفة ، أثناء قياس الاستطالة أو التمدد الذي تتعرض له مع كل واحدة. تُعرف هذه الاختبارات باسم اختبارات الشد.

لإجراء اختبار الشد ، ابدأ بتطبيق قوة من الصفر وقم بزيادة القيمة تدريجيًا حتى تنكسر العينة.

منحنيات الإجهاد الإجهاد

يتم رسم أزواج البيانات التي تم الحصول عليها عن طريق اختبار الشد عن طريق وضع الحمل على المحور الرأسي والضغط على المحور الأفقي. والنتيجة هي رسم بياني مثل الرسم الموضح أدناه (الشكل 2) ، يسمى منحنى الإجهاد والانفعال للمادة.

يتم تحديد العديد من الخصائص الميكانيكية الهامة منه. كل مادة لها منحنى الإجهاد والانفعال الخاص بها. على سبيل المثال ، يعد الفولاذ الهيكلي من أكثر المواد التي تمت دراستها ، ويسمى أيضًا الفولاذ الكربوني الخفيف أو المنخفض. إنها مادة تستخدم على نطاق واسع في البناء.

يحتوي منحنى الإجهاد والانفعال على مناطق مميزة يكون فيها للمادة سلوك معين وفقًا للحمل المطبق. يمكن أن يختلف شكلها الدقيق بشكل كبير ، ولكن مع ذلك تشترك في بعض الخصائص الموضحة أدناه.

لمعرفة ما يلي ، انظر الشكل 2 ، الذي يتوافق بشكل عام جدًا مع الفولاذ الإنشائي.

الشكل 2. منحنى الإجهاد والانفعال للصلب. المصدر: معدل من Hans Topo1993

منطقة مرنة

المنطقة من O إلى A هي المنطقة المرنة ، حيث يكون قانون هوك ساريًا ، حيث يكون الإجهاد والانفعال متناسبين. في هذه المنطقة ، يتم استعادة المواد بالكامل بعد تطبيق الضغط. تُعرف النقطة أ بحد التناسب.

في بعض المواد ، لا يكون المنحنى الذي ينتقل من O إلى A خطًا مستقيمًا ، لكنه مع ذلك لا يزال مرنًا. الشيء المهم هو أنها تعود إلى شكلها الأصلي عند توقف الشحن.

منطقة بلاستيكية مرنة

بعد ذلك لدينا المنطقة من أ إلى ب ، حيث يزداد التشوه بسرعة أكبر مع الجهد ، مما يجعل كلاهما غير متناسب. يتناقص ميل المنحنى وعند B يصبح أفقيًا.

من النقطة B ، لم تعد المادة تستعيد شكلها الأصلي وتعتبر قيمة الإجهاد عند تلك النقطة قيمة إجهاد الخضوع.

تسمى المنطقة من B إلى C منطقة العائد أو منطقة الزحف للمادة. هناك يستمر التشوه على الرغم من عدم زيادة الحمل. يمكن أن تنخفض ، ولهذا يقال أن المادة في هذه الحالة بلاستيكية تمامًا.

المنطقة البلاستيكية والكسر

في المنطقة من C إلى D ، يحدث تصلب الإجهاد ، حيث تعرض المادة تغييرات في هيكلها على المستوى الجزيئي والذري ، الأمر الذي يتطلب جهودًا أكبر لتحقيق التشوهات.

لهذا السبب ، يشهد المنحنى نموًا ينتهي عند الوصول إلى الحد الأقصى من الإجهاد σ _max.

من D إلى E لا يزال هناك تشوه ممكن ولكن مع حمولة أقل. يتم تكوين نوع من التخفيف في العينة (العينة) يسمى التضيق ، والذي يؤدي في النهاية إلى ملاحظة الكسر عند النقطة E. ومع ذلك ، يمكن اعتبار المادة مكسورة بالفعل عند النقطة D.

كيفية الحصول على جهد العائد؟

الحد المرن L _e للمادة هو أقصى إجهاد يمكنها تحمله دون فقد المرونة. يتم حسابه من خلال حاصل القسمة بين حجم القوة القصوى F · _m ومنطقة المقطع العرضي للعينة A.

L _e = F _م / أ

وحدات الحد المرن في النظام الدولي هي N / m ² أو Pa (Pascals) لأنها تمثل إجهادًا. الحد المرن وحد التناسب عند النقطة A قيمتان متقاربتان للغاية.

ولكن كما قيل في البداية ، قد لا يكون من السهل تحديدها. إجهاد الخضوع الذي يتم الحصول عليه من خلال منحنى الإجهاد والانفعال هو التقريب العملي للحد المرن المستخدم في الهندسة.

الإجهاد الناتج من منحنى الإجهاد والانفعال

للحصول عليه ، يتم رسم خط موازٍ للخط الذي يتوافق مع المنطقة المرنة (تلك التي تلتزم بقانون هوك) ولكنها تشرد بحوالي 0.2٪ على المقياس الأفقي أو 0.002 بوصة لكل بوصة من التشوه.

يمتد هذا الخط حتى يتقاطع مع المنحنى عند نقطة يكون إحداثيها الرأسي هو قيمة إجهاد الخضوع المطلوبة ، والمشار إليها بـ σ _y ، كما هو موضح في الشكل 3. هذا المنحنى ينتمي إلى مادة مطيلة أخرى: الألومنيوم.

الشكل 3. منحنى الإجهاد والانفعال للألمنيوم ، والذي من خلاله يتم تحديد إجهاد الخضوع في الممارسة العملية. المصدر: عصامي.

تحتوي مادتان مطيلتان مثل الفولاذ والألمنيوم على منحنيات إجهاد وانفعال مختلفة. الألومنيوم ، على سبيل المثال ، لا يحتوي على الجزء الأفقي تقريبًا من الفولاذ كما هو موضح في القسم السابق.

المواد الأخرى التي تعتبر هشة مثل الزجاج ، لا تمر بالمراحل الموضحة أعلاه. يحدث التمزق قبل وقت طويل من حدوث تشوهات ملحوظة.

تفاصيل مهمة يجب وضعها في الاعتبار

- القوى المعتبرة من حيث المبدأ لا تأخذ في الاعتبار التعديل الذي يحدث بلا شك في منطقة المقطع العرضي للعينة. يؤدي هذا إلى حدوث خطأ صغير يتم تصحيحه عن طريق رسم بياني للضغوط الفعلية ، تلك التي تأخذ في الاعتبار تقليل المساحة مع زيادة إجهاد العينة.

- تعتبر درجات الحرارة طبيعية. بعض المواد مطيلة في درجات حرارة منخفضة ولم تعد مطيلة ، بينما تتصرف مواد هشة أخرى كطيلة في درجات حرارة أعلى.

المراجع

1. بير ، ف. 2010. ميكانيكا المواد. ماكجرو هيل. الخامس. الإصدار. 47-57.
2. حافة المهندسين. قوة الغلة. تم الاسترجاع من: engineeringedge.com.
3. زحف الإجهاد. تم الاسترجاع من: instron.com.ar
4. Valera Negrete، J. 2005. ملاحظات حول الفيزياء العامة. UNAM. 101-103.
5. ويكيبيديا. زحف. تم الاسترجاع من: Wikipedia.com