أنواع السلالات الميكانيكية

وصف الانفعال

الانفعال هو مقياس بلا أبعاد للتشوه يمثل الإزاحة بين الجسيمات في جسم المادة بالنسبة لطول مرجعي. ويحدد مقدار تمدد المادة أو انضغاطها عند تعرضها لقوى خارجية.

أنواع الإجهاد

إجهاد الشد

يحدث إجهاد الشد عندما تتمدد أو تستطيل المادة. ويتميز بزيادة في الطول على طول اتجاه القوة المؤثرة.

الإجهاد الانضغاطي

يحدث الإجهاد الانضغاطي عندما يتم ضغط المادة أو تقصيرها. ويتضمن انخفاضاً في الطول تحت تأثير قوى الضغط.

إجهاد القص

إجهاد القص هو التشوه الناتج عن قوى مطبقة موازية لسطح المادة، مما يتسبب في انزلاق الطبقات بالنسبة لبعضها البعض.

الإجهاد الحجمي

يشير الإجهاد الحجمي إلى التغير في حجم المادة عند تعرضها لضغط منتظم، مما يؤثر على جميع الأبعاد.

وحدات الإجهاد

الانفعال هو كمية بلا أبعاد، مما يعني أنه ليس له وحدات. وغالباً ما يتم التعبير عنها كنسبة أو نسبة مئوية، مثل ملليسترين (mε) حيث 1 mε = 10³ إجهاد.

الإجهاد مقابل الانفعال

بينما يتعلق كل من الإجهاد والانفعال بالقوى المطبقة على المواد، إلا أنهما يصفان جوانب مختلفة:

الإجهاد هو القوة الداخلية لكل وحدة مساحة داخل المادة التي تنشأ من القوى المطبقة خارجيًا. ويقاس بوحدات مثل الباسكال (باسكال).

يقيس الإجهاد التشوه أو الإزاحة الناتجة عن الإجهاد المطبق. وهو بلا أبعاد ويشير إلى مقدار تشوّه المادة استجابةً للإجهاد.

العوامل المؤثرة على الإجهاد

تؤثر عدة عوامل على الإجهاد في المواد، بما في ذلك:

• خواص المواد: تتفاوت المواد المختلفة في المرونة والليونة مما يؤثر على كيفية إجهادها تحت القوة.
• درجة الحرارة:يمكن لدرجات الحرارةالمرتفعةأن تجعل المواد أكثر مرونة، مما يغير استجابتها للإجهاد.
• معدل التحميل: يمكن أن يؤدي التطبيق السريع للقوة إلى سلوكيات إجهاد مختلفة مقارنةً بالتحميل التدريجي.

تطبيقات ميكانيكا الإجهاد

• الهندسة الإنشائية: تساعد ميكانيكا الإجهاد في تصميم المباني والجسور وغيرها من الهياكل لضمان قدرتها على التعامل مع التشوه دون فشل.
• اختبار المواد: تُعد قياسات الإجهاد ضرورية في اختبار قوة وليونة المواد أثناء تطوير السبائك والمواد المركبةالجديدة.
• التصنيع: تعتمد عمليات مثل التشكيل والبثق والدرفلة على الإجهاد المتحكم فيه لتشكيل المواد بفعالية.
• تحليلالفشل: يساعد فهم الإجهاد في تحديد سبب فشل المواد، خاصةً عندما تتعرض المواد لتشوه أو كسر مفرط في اللدونة.

الأسئلة المتداولة

ما الفرق الأساسي بين الإجهاد والإجهاد؟

يقيس الإجهاد القوة الداخلية لكل وحدة مساحة داخل المادة، بينما يقيس الانفعال التشوه أو الإزاحة الناتجة عن هذا الإجهاد.

لماذا يعتبر الإجهاد بلا أبعاد؟

الانفعال هو نسبة التشوه إلى الطول الأصلي، مما يلغي الوحدات ويجعلها بلا أبعاد.

كيف يقاس إجهاد الشد في المواد؟

يقاس إجهاد الشد عادةً باستخدام مقاييس الإجهاد التي تكشف عن التغيرات في المقاومة الكهربائية أثناء تمدد المادة.

هل يمكن أن يكون الإجهاد موجباً وسالباً؟

نعم، يكون إجهاد الشد موجبًا، ويشير إلى التمدد، بينما يكون إجهاد الانضغاط سالبًا، ويشير إلى الانضغاط.

ما العوامل التي يمكن أن تؤثر على مقدار الإجهاد في المادة؟

تعد خواص المادة ودرجة الحرارة ومعدل تطبيق القوة من العوامل الرئيسية التي تؤثر على مقدار الإجهاد في المادة.