تحتاج تعرف كمهندس مصطلحات أساسية في علم المواد منها قوة الشد Tensile Strength والمرونة Ductile وهشة Brittle والإجهاد Stress والتمدد Strain وإحتمال كبير بعضها مر عليك. الجميل أن جميعها ترتبط برسم بياني واحد يعرف بمنحنى الإجهاد والتمدد واللي ينتج من إختبار الشد Tensile Test. (يتبع)
يتم إنشاء منحى الإجهاد والتمدد Stress Strain Curve بأخد قطعة إسطوانية من المادة المراد أختبارها (كالنحاس أو الرصاص أو البلاستيك أو الزجاج ...) وشدها أفقياً حتى تنقطع أو تنكسر كما في المقطع. إسم هذه الآلة هو ألة إختبار الشد وتقوم برسم المنحنى ذاتياً بنفسها. (يتبع)
محور X في المنحنى هو قياس التمدد Strain للمادة أثناء إختبارها. ويتم قياسه بقسمة مقدار تمدد المادة أثناء شدها (بالميليمتر) على الطول الأصلي للمادة قبل بدء الأختبار. المحور Y يقيس إجهاد المادة Stress وهو القوة (Force) اللي تتسبب بتغيير أبعاد المادة ووحدتها نيوتن لكل متر مربع (يتبع)
لكن هذه نفس وحدة الضغط Pressure فهل الإجهاد هو نفسه الضغط ؟
الضغط هو التعريف العام بينما الإجهاد هو خاصية للمادة وتعريفه مرتبط بتغير أبعاد المادة. فإن وضعت كوب شاي على الطاولة فأنت تضغط على مساحة معينة من الطاولة بقوة معينة دون تغيير أبعادها، فهذا ضغط لكن لا يوجد إجهاد. (يتبع)
الضغط هو التعريف العام بينما الإجهاد هو خاصية للمادة وتعريفه مرتبط بتغير أبعاد المادة. فإن وضعت كوب شاي على الطاولة فأنت تضغط على مساحة معينة من الطاولة بقوة معينة دون تغيير أبعادها، فهذا ضغط لكن لا يوجد إجهاد. (يتبع)
أما إذا تغيرت أبعادها فنقول أن هناك إجهاد على مادة الطاولة. أول ما نبدأ الإختبار، نلاحظ أن الرسم عبارة عن خط مستقيم (حتى النقطة B) ويسمى هذا الجزء بالتشوه (أو التصرف) المرن. السبب أن المادة ستعود لأبعادها الأصلية إذا أزلنا القوة اللي تسببت بتغيير شكلها (مثل المطاط). (يتبع)
بعد النقطة B، أي تغيير في شكل المادة لن يعود لطبيعته إذا ما أزيلت عنها القوة. وتسمى حد قوة المرونة Yield Strength.
لاحظ أنه ليس بالضرورة أن تمر جميع المواد بنفس المراحل اللي راح نذكرها في المنحنى. (يتبع)
لاحظ أنه ليس بالضرورة أن تمر جميع المواد بنفس المراحل اللي راح نذكرها في المنحنى. (يتبع)
بعد الوصول للنقطة B، يحصل تفكك لجزيئات المادة، فتمر بمرحة تقل فيها القوة اللازمة لتغيير أبعادها وهي بين B و C.
مع زيادة القوة، نصل لأعلى قيمة للقوة اللازمة لتغيير أبعاد المادة وتسمى قوة الشد Tensile Strength في النقطة D وهي معلومة مهمة في علم المواد. (يتبع)
مع زيادة القوة، نصل لأعلى قيمة للقوة اللازمة لتغيير أبعاد المادة وتسمى قوة الشد Tensile Strength في النقطة D وهي معلومة مهمة في علم المواد. (يتبع)
إذا أصاب أي مادة ضغط أو ضربة تساوي قوة الشد، فأي ضربة أو قوة بعدها لا تحتاج أن تكون بفس المقدار لتغيير أبعاد المادة أو تحطيمها.
إذا أستمريت في شد المادة بعد هذه النقطة فراح تشوف أنه قطر الإسطوانة بدأ يقل في نقطة معينة وتسمى هذه المرحلة بالمعانقة Necking. (يتبع)
إذا أستمريت في شد المادة بعد هذه النقطة فراح تشوف أنه قطر الإسطوانة بدأ يقل في نقطة معينة وتسمى هذه المرحلة بالمعانقة Necking. (يتبع)
وينتهي المنحنى والإختبار عند النقطة E وهي لحظة كسر المادة في نقطة العنق.
من شكل المنحنى يتم تحديد ما إذا كانت مرنة Ductile أو هشة Brittle ويقاس ذلك بمدى ميل الجزء الأول المستقيم من المنحنى. يعرف الميل بمعامل يونج Young's Modulus. (يتبع)
من شكل المنحنى يتم تحديد ما إذا كانت مرنة Ductile أو هشة Brittle ويقاس ذلك بمدى ميل الجزء الأول المستقيم من المنحنى. يعرف الميل بمعامل يونج Young's Modulus. (يتبع)
كل ما زادت قيمة معامل يونج، زادت هشاشة المادة كالزجاج، وكلما قلت قيمته زادت مرونة المادة كالمطاك.
عند تصميم أي منتج ليتحمل الضغط، يقوم المهندس بتوفير قيمة قوة الشد Tensile Strength في ملفات بيانات المنتج.
ما نبحث عنه عادة هو مادة في المنتصف مع نقطة كسر أبعد ما يمكن (يتبع).
عند تصميم أي منتج ليتحمل الضغط، يقوم المهندس بتوفير قيمة قوة الشد Tensile Strength في ملفات بيانات المنتج.
ما نبحث عنه عادة هو مادة في المنتصف مع نقطة كسر أبعد ما يمكن (يتبع).
أخيراً أذكر أنه المنحنى يعتمد أيضا على درجة حرارة المادة أثناء إختبارها. وأنه بالإمكان معرفة ما إذا كانت المادة مرنة أو هشة من شكل نقطة الكسر.
جاري تحميل الاقتراحات...