المحاظرة 12

الفصــــــــــــل الخــــــــــــــــــامس
الخواص الميكانيكية للمواد
(5-1) الإجهاد : القوة المسلطة على وحدة المساحة من السطح الذي وحداته باسكال (N/m2) او(dyne/cm2) ويمكن أن يقسم الإجهاد إلى 3 أنواع :
1. إجهاد الشد : فيه تؤثر قوتان متساويتان في المقدار ومتعاكستان في الاتجاه على نهايتي الجسم وعلى نفس خط التأثير وعليه فان تأثير القوتين هو العمل على استطالة الجسم، حيث تتوزع القوة بالتساوي على جميع المساحة A (ماعدا نهايتي الجسم)
ST = F/A
2. اجهاد الكبس : فيه تؤثر قوتان متساويتان في المقدار ومتعاكستان في الاتجاه على نهايتي الجسم وعلى نفس خط التاثير وعليه فان تاثير القوتين هو العمل على ضغط الجسم وتقصير طوله
SC = F/A


الشكل (5-1): إجهاد الشد وإجهاد الكبس
3. اجهاد القص: فيه تؤثر عليه قوتان متساويتان بالمقدار ومتعاكستان بالاتجاه وتؤثران بصورة مماسية على السطحين الأعلى والأسفل للجسم، فيتولد إجهاد من تلك القوتين على المساحة المؤثر عليها









5-2 / الانفعال ( المطاوعة ): هو التغيير النسبي الذي يسببه الاجهاد لأبعاد الجسم من الشكل والحجم، وبما ان هنالك عدة انواع للاجهاد هنالك عدة انواع للمطاوعة وهي مطاوعة الشد والكبس والقص وهي نسبة مجردة من الوحدات.
1. مطاوعة التوتر: نسبة التغير في الطول الى الطول الاصلي
NT = ?L / L
2. مطاوعة الكبس: نسبة التغيير في الطول (الأنكماش) الى الطول الاصلي
NC = ?L / L
3. المطاوعة القصية: الازاحة الجانبية للطول الى الطول الاصلي
Ns = ?X / L = tan? = ?





الشكل (5-4) الانفعال القصي الشكل (5-5) : المطاوعة (الشد و الكبس).

اذا زال الانفعال بصورة تامة ومباشرة بعد ازالة الاجهاد الذي سببه سمي الجسم الصلب بأنه تام المرونة ، اما اذا اكتسب الجسم شكلا وحجما جديدين بعد ازالة الاجهاد المسبب لهما سمي الجسم بانه تام اللدونة
الانفعال المرن: هو انفعال عكسي إذ يتلاشى الانفعال بعد إزالة الإجهاد المسلط حيث تتناسب قيمته طرديا مع مقدار الإجهاد المسلط ومن أحسن المواد المرنة، ألياف الكوارتز التي تقترب مرونتها من المرونة التامة حيث لا يحدث إزاحات دائمة للذرات ويبقى لكل الذرة نفس المسافة للذرة المجاورة لها قبل وبعد تسليط الإجهاد
الانفعال اللدن: هو انفعال غير عكسي إذ لا يتلاشى الانفعال بعد ازالة الاجهاد المسلط عليه ويحدث هذا للمادة نتيجة لتسليط الاجهاد بمقدور يتجاوز حد المرونة ويحدث الانفعال اللدن نتيجة الازاحات الدائمية للذرات داخل المادة .



5-3 / المطيلية (ductility): مقدار التشوه اللدن الذي تعانيه المادة عند نقطة الكسر او القطع ويمكن التعبير عن المطيلية باستطالة المادة
المطيلية (نسبة النقصان في المقطع العرضي) =((المساحة الاصلية – المساحة النهائية)/ المساحة الاصلية) *100
?a =
5-4/ الصلادة: مقاومة المادة لأختراق سطحها وتعتمد هذه الطريقة على إبجاد مساحة الثلم الذي يحدثه إختراق مثلم تحت ثقل قياسي

5-5/ العسو: الطاقة اللازمة لكسر المادة ويمكن ايجاد الطاقة من حاصل ضرب القوة في المساحة

5 – 6 / أنــــــــــواع معـــــــــــــــامل المرونـــــــــــة :
إن النسبة بين تغير الإجهاد والتغير المناظر في المطاوعة تسمى بمعامل المرونة بشرط ان يكون الإجهاد ضمن حدود المرونة. هذه النسبة تكون مقداراً ثابتاً لكل مادة من المواد لذلك فهي تمثل سلوكية تلك المواد بالنسبة لتأثير القوى عليها. لذلك فالقانون الذي ينص على ان ((التغير في المطاوعة يتناسب مع التغير في الإجهاد ضمن حدود المرونة المناسبة)) يدعى بقانون هوك. يدعى معامل المرونة بمعامل يونك الذي يرمز له Y، إذا كان الإجهاد يمثل إجهاد شد أو إجهاد كبس ويكتب رياضياً على النحو الآتي :

حيث البسط يمثل التغير في الإجهاد والناتج من زيادة القوة F بمقدار ، أما المقام فيمثل التغير في المطاوعة والناتج من استطالة L بمقدار . ومعروف بان وحدات معامل يونك هي وحدات إجهاد لان المطاوعة خالية من الوحدات. أما معامل المرونة الناتج من النسبة بين التغير في إجهاد القص والتغير في المطاوعة القصية فيدعى بمعامل القص أو بمعامل اللي (الالتواء) والذي يرمز له G (وأحيانا M) ويكتب على الشكل الآتي :

ومعامل المرونة الناتج من نسبة التغير في الضغط المسلط على جميع الجهات إلى التغير في المطاوعة الحجمية الناتجة عنه فيدعى بمعامل المرونة الحجمي (معامل بولك) والذي يرمز له B ويعبر عنه رياضياً بما يأتي :

والإشارة السالبة وجدت لان الزيادة في تولد نقصاً في ، أي أن سالب دائماً عندما موجب لذلك يكون معامل بولك دائماً موجب القيمة. أما مقلوب معامل بولك فيسمى معامل الانكباس الذي يرمز له K والذي يعرف بأنه التغير النسبي في الحجم لوحدة التغير في الضغط المسلط ،أي أن :

كل وحدات المعاملات أعلاه هي وحدات إجهاد، أي وحدات قوة على مساحة، كما ذكرنا مع معامل يونك. وحسب المعادلة اعلاه يمكن أن نكتب:

وبالتالي تكون وحدة معامل الانكباس هي مقلوب وحدة الضغط واصطلح لها (جو)-1 أو 1-(atm) فعندما يكون معامل الانكباس هو يعني أن حجم الماء يقل بمقدار من حجمه الأصلي كلما زاد الضغط عليه بمقدار ضغط جوي واحد.