ما هو اختبار الشد؟ هناك العديد من الأسئلة التي تدور حول معرفة اختبار الشد وما هو الغرض من إجراء هذا الاختبار، ومن خلال هذه المقالة سوف نقدم ونوضح الكثير من المعلومات المتعلقة باختبار الشد من خلال موقع تريندات أهمية التنفيذ في الهندسة.
جدول المحتويات
ما هو اختبار الشد؟
- عند الاجابة على السؤال ما هو اختبار الشد؟ نجد أن اختبار الشد من أهم الاختبارات المستخدمة في الهندسة والتكنولوجيا.
- اختبار الشد هو اختبار فيزيائي مهم، ويشيع استخدام اختبار الشد الميكانيكي لقياس متانة المواد المستخدمة في الهندسة.
- من الضروري استخدام اختبار الشد في التطبيقات الهيكلية المختلفة لمعرفة جودة المواد المستخدمة ولتجنب الأخطاء في أعمال التصميم.
- يحدد اختبار الشد مرونة ومتانة المواد بالإضافة إلى قوة كسرها من أجل تحديد ما إذا كانت مناسبة للاستخدام في الهندسة المدنية أم لا.
- يمكن إجراء اختبار الشد في موقف معين أو إعطاء شروط محددة لتحديد خصائص المادة وقدرتها على تحمل الإجهاد في ظل هذه الظروف.
- نجح اختبار الشد في تحقيق فوائد كبيرة للمجال الهندسي من خلال تحديد ومعرفة خصائص جميع المواد الهندسية.
- من خلال اختبار الشد، تم تطوير العديد من مواد البناء وتطوير خصائصها لتكون مناسبة لأعمال البناء.
- يوفر اختبار الشد معلومات عن مدى تفاعل المواد الهندسية مع المتغيرات التي تتعرض لها.
- يتم تصنيف المواد الهندسية من خلال اختبار الشد عن طريق تحديد المواد التي يمكنها تحمل الإجهاد وقوة الخضوع والمواد التي لا يمكنها ذلك.
- يحتوي اختبار الشد على العديد من الأجهزة التي يمكن استخدامها، ويستخدم اختبار الشد في طريقة للحصول على معلومات حول المواد.
اقرأ هنا عن: القوانين الأساسية للفيزياء
العلاقة بين قانون هوك واختبار الشد
- قبل أن نبدأ في تحديد طريقة إجراء اختبار الشد، يجب أن نشير إلى قانون هوك باعتباره أحد أهم القوانين المتعلقة باختبار الشد.
- في عام 1660 م، بعد الكثير من الدراسة والبحث، وضع العالم روبرت هوك قانونًا خاصًا للمواد الصلبة.
- ينص هذا القانون على أنه عندما يتم إزاحة جسيمات المادة، فإنها تتناسب مع الضغط أو القوة.
- يتسبب الإزاحة في حدوث تشوه أو خطأ في الشكل والحجم الأصليين للمادة، لذلك من الضروري معرفة التغييرات التي ستحدث للمادة عند حدوث الإزاحة.
- يُعرف قانون هوك أيضًا باسم قانون المرونة لأنه يتعلق بسلوك المادة التي تحاول العودة إلى شكلها الأصلي قبل إزاحتها.
- العلاقة بين اختبار الشد وقانون هوك هي أن قانون هوك يقيس التغيير الذي يحدث في حجم وشكل المادة، بينما يهتم قانون الشد بقياس قدرة المادة على تحمل الضغط والإجهاد.
- في اختبار الشد، لا تعود المادة إلى شكلها وحجمها الأصليين بعد الضغط والتحميل بسبب تشوه البلاستيك للمادة.
كيفية عمل اختبار الشد
من أهم المعلومات للإجابة على السؤال ما هو اختبار الشد؟ كيفية إجراء اختبار الشد وأهم خطوات هذا الاختبار:
- يشبه اختبار الشد العديد من الاختبارات في تلك الخطوات والإجراءات المهمة التي يجب اتباعها من أجل إجراء اختبار الشد بنجاح على مادة معينة.
- الخطوة الأولى في الامتحان هي إحضار الأدوات لهذا الاختبار، مطلوب اختبار الشد.
- يجب أن يؤخذ توافر بعض خصائص جهاز اختبار الشد في الاعتبار فيما يتعلق بمدى ملاءمتها للمواد المراد اختبارها.
- يعد مقياس الإجهاد أداة مهمة في اختبار الشد، والذي يقيس جميع المراحل التي يتم فيها شد مادة أو عينة.
- يتم إحضار مقبض لمعرفة مدى ملاءمة العينة للاختبار. هناك أنواع عديدة من المقابض، مثل مقابض الإسفين.
- يعد جهاز القياس ومراقبة النتائج من أهم أدوات اختبار الشد، وبعد إدخال جميع أدوات الاختبار، تكون الخطوة الثانية هي العينة.
- توضع عينة الاختبار في قوالب يتم تحديدها وفقًا لاختبار الشد، وفي معظم المعدات نجد أن القوالب تأخذ شكل وصورة عظم الكلب.
- الخطوة الثالثة هي وضع المقابض في الأسفل والأعلى، وبعد ذلك يتم وضع العينة بين المقابض.
- يذكر الباحث مدى توسع العينة، ولكي يتمكن من معرفة مدى التغيير في المادة، يتم وضع المقياس على طول المادة.
- كخطوة أخيرة، يقوم الباحث بفك القبضة، ولكن في نفس الوقت بسرعة وثبات، ويتم مراقبة التغيرات المادية التي تحدث في اختبار الشد.
اقرأ أيضًا: الفيزياء الحيوية وتطبيقاتها
حسابات اختبارات الشد
- عند البحث عن ما هو اختبار الشد؟ يجب أن نشير إلى أن اختبار الشد لا يقتصر على إجرائه فقط حيث يقوم الباحث بإجراء العديد من العمليات الحسابية بعد استخلاص النتائج من الاختبار.
- حساب الضغط من الحسابات التي أجراها الباحث بعد استخلاص نتائج الاختبار. هذا يحسب متوسط مقاومة الشد التي تعرضت لها العينة.
- توجد معادلة لحساب الإجهاد حيث تكون قوة الشد بوحدة نيوتن والضغط بوحدة باسكال ومساحة العينة بالمتر المربع.
- يقوم الباحث بحساب الاستطالة والتي تهدف إلى حساب مقدار التشوه للعينة التي تعرضت لها في اختبار الشد.
- لحساب الانفعال، يتم استخدام معادلة مرتبة بطريقة معينة.
- حيث يبدأ التمدد، ثم التغيير الذي يحدث في طول المادة، ثم حساب الطول الأصلي للمادة.
- الخطوة الأخيرة هي حساب طول المادة قبل أن تنكسر.
- حساب مساحة العينة بالنسبة إلى النقصان بعد الانتهاء من الاختبار يعتبر الباحث أنه يقوم بحساب مساحة المادة لمعرفة التغيير الذي حدث في المنطقة.
- معادلة الانخفاض في مساحة المادة هي النسبة المئوية للانخفاض في مساحة العينة ويُشار إليها بالرمز RA٪.
- يتم حساب مساحة العينة الأصلية والإشارة إليها بالرمز A0، وتتضمن المعادلة حساب التغيير الذي يحدث في منطقة العينة ومعرفة المنطقة قبل الانكسار.
- من أهم العمليات الحسابية للباحث حساب معامل المرونة.
- هذا هو المسؤول عن عودة المادة إلى شكلها وحجمها الأصليين ويسمى معامل المرونة.
- حساب النسبة المئوية للانفعال هو أحد الحسابات التي يتم إجراؤها بعد اكتمال اختبار الشد لتحديد استطالة المادة.
أنواع معدات اختبار الشد
- معلومات مهمة للإجابة على السؤال ما هو اختبار الشد؟ إنها معرفة أدوات اختبار الشد.
- هناك نوعان من أجهزة اختبار الشد، وهما جهاز اختبار الشد الميكانيكي واختبار الشد الهيدروليكي.
- يعتبر جهاز اختبار الشد الميكانيكي أحد الأجهزة المميزة في إجراء اختبارات الشد، ويعتمد هذا الجهاز بشكل أساسي على دوران المسمار.
- جهاز اختبار الشد الميكانيكي مناسب للبلاستيك والمواد ذات الخصائص المقاومة للماء.
- يمكن استخدام جهاز اختبار الشد الميكانيكي مع الألواح والأسلاك المعدنية والكابلات والمطاط من المواد التي يمكن استخدامها في هذا الجهاز.
- يختلف جهاز اختبار الشد الهيدروليكي عن جهاز اختبار الشد الميكانيكي، ويعتمد هذا الجهاز على استخدام الأسطوانات الهيدروليكية.
- يتمتع هذا الجهاز بميزة أنه يمكنه تطبيق قوة أعلى أثناء اختبار الشد من جهاز اختبار الشد الميكانيكي.
- من عيوب جهاز اختبار التوتر الهيدروليكي أن جهاز التحكم في هذا الجهاز خاطئ لأنه يعتبر جهازًا غير دقيق.
- يتم تطبيق جهاز اختبار الشد الهيدروليكي على مواد البناء، ومحامل الجسور، والمواد المركبة، أي المواد الثقيلة.
- نجد أن حمولة جهاز اختبار الشد الهيدروليكي تتجاوز عمومًا 300 كيلو نيوتن، وهي حمولة عالية.
أهمية اختبار الشد
- مما سبق نستنتج أن اختبار الشد له أهمية كبيرة في المجال الهندسي والفني، واختبار الشد له فائدة كبيرة.
- من خلال اختبارات الشد يمكننا تجنب المخاطر والأزمات الموجودة في الهياكل الهندسية.
- يخلق اختبار الشد الأمان لأنه يوفر الكثير من المعلومات حول خصائص المواد المستخدمة في البناء.
- يحدد اختبار الشد مرونة المواد ويحدد قوة الشد والتوافق تحت الحمل والاستطالة.
- اللدونة هي إحدى أهم النتائج التي يمكن أن يوفرها اختبار الشد.
- يتم ذلك من خلال معرفة المدى الذي يمكن أن تعود به المادة إلى شكلها وحجمها الأصليين قبل أن تتعرض للضغط.
- إحدى الفوائد الرئيسية لاختبار الشد هي نسبة بواسون، التي تقارن الانحراف المحوري للمادة بانحرافها الجانبي.
يمكنك أيضًا التعرف على: معلومات عن الفوتون في الفيزياء
نهاية هذا المقال تدور حول الإجابة على السؤال ما هو اختبار الشد؟ تمكنا من عرض المعلومات حول اختبار الشد، والخطوات التي يجب اتباعها عند إجراء اختبار الشد، والحسابات التي يجب إجراؤها بعد اكتمال الاختبار.