المحتوى
- ما هي الإجهاد والتوتر؟
- الفرق بين التشوه المرن والبلاستيك
- باستخدام معامل صيغة مرونة
- معامل مرن من منحنى الإجهاد
إذا قمت بدفع نهايات قضيب المطاط نحو بعضها البعض ، فأنت تقوم بتطبيق أ ضغط القوة ويمكن أن تقصر قضيب بمقدار ما. إذا قمت بسحب النهايات بعيدًا عن بعضها البعض ، يتم استدعاء القوة التوتر، ويمكنك تمديد قضيب بالطول. إذا قمت بسحب طرف باتجاهك والطرف الآخر بعيدًا عنك ، باستخدام ما يسمى ب قص القوة ، ويمتد قضيب قطريا.
معامل المرونة (E) هو مقياس لصلابة مادة تحت الضغط أو التوتر ، على الرغم من وجود معامل قص مكافئ أيضًا. إنها خاصية للمادة ولا تعتمد على شكل أو حجم الكائن.
تحتوي قطعة صغيرة من المطاط على نفس المعامل المرن مثل قطعة كبيرة من المطاط. معامل المرونة، والمعروف أيضًا باسم معامل يونغ ، الذي سمي على اسم العالم البريطاني توماس يونغ ، ويربط قوة الضغط أو مد جسم ما بالتغير الناتج في الطول.
ما هي الإجهاد والتوتر؟
ضغط عصبى (σ) هو الضغط أو التوتر لكل وحدة مساحة ويتم تعريفها على النحو التالي: σ = F / أ. هنا F هي القوة ، و A هي المنطقة المستعرضة حيث يتم تطبيق القوة. في النظام المتري ، يتم التعبير عن الإجهاد بشكل شائع بوحدات pascals (Pa) ، نيوتن لكل متر مربع (N / m2) أو نيوتن لكل ملليمتر مربع (N / mm2).
عندما يتم تطبيق الإجهاد على كائن ، يتم استدعاء التغيير في الشكل التواء. استجابة للضغط أو التوتر ، سلالة طبيعية (ε) تعطى بنسبة: ε = Δ_L_ / L. في هذه الحالة Δ_L_ هو التغيير في الطول و L هو الطول الأصلي. سلالة طبيعية ، أو ببساطة التواء، هو أبعاد.
الفرق بين التشوه المرن والبلاستيك
طالما أن التشوه ليس كبيرًا جدًا ، يمكن أن تمتد مادة مثل المطاط ، ثم تعود إلى شكلها الأصلي وحجمها عند إزالة القوة ؛ وقد شهدت المطاط المرن تشوه ، وهو تغيير عكسها الشكل. يمكن لمعظم المواد تحمل قدر من التشوه المرن ، على الرغم من أنها قد تكون صغيرة في المعدن الصلب مثل الصلب.
إذا كان الضغط أكبر من اللازم ، فستخضع المواد بلاستيك تشوه وتغيير شكل دائم. يمكن أن يزيد الإجهاد إلى النقطة التي تنكسر فيها المادة ، مثل عند سحب شريط مطاطي حتى يستقر في جزئين.
باستخدام معامل صيغة مرونة
يتم استخدام معامل معادلة المرونة فقط في ظل ظروف التشوه المرن من الضغط أو التوتر. معامل المرونة هو ببساطة الإجهاد مقسوما على الإجهاد: E = σ / ε مع وحدات من pascals (Pa) ، نيوتن لكل متر مربع (N / m2) أو نيوتن لكل ملليمتر مربع (N / mm2). بالنسبة لمعظم المواد ، تكون المعامل المرنة كبيرة جدًا بحيث يتم التعبير عنها عادةً على أنها ميجاباسكال (MPa) أو جيجابتاسكال (GPa).
لاختبار قوة المواد ، تشد الأداة على طرفي العينة بقوة أكبر وأكبر ويقيس التغير الناتج في الطول ، أحيانًا حتى تنكسر العينة. يجب تحديد منطقة المقطع العرضي للعينة ومعروفة ، مما يسمح بحساب الضغط من القوة المطبقة. على سبيل المثال ، يمكن رسم البيانات من اختبار على الفولاذ الطري كمنحنى لسلالة الإجهاد ، والذي يمكن استخدامه بعد ذلك لتحديد معامل مرونة الصلب.
معامل مرن من منحنى الإجهاد
يحدث تشوه مرن في سلالات منخفضة ويتناسب مع الإجهاد. في منحنى الضغط النفسي ، يكون هذا السلوك مرئيًا كمنطقة خط مستقيم للسلالات التي تقل عن 1 بالمائة. لذلك 1 في المئة هو الحد المرن أو الحد من تشوه عكسها.
لتحديد معامل مرونة الصلب ، على سبيل المثال ، حدد أولاً منطقة التشوه المرن في منحنى إجهاد الإجهاد ، والتي تشاهدها الآن تنطبق على سلالات أقل من حوالي 1 في المائة ، أو ε = 0.01. الضغط المقابل في تلك المرحلة هو σ = 250 ن / مم2. لذلك ، باستخدام معامل صيغة المرونة ، فإن معامل مرونة الصلب هو E = σ / ε = 250 ن / مم2 / 0.01 ، أو 25000 ن / مم2.