ما هو اختبار الشد؟ هناك العديد من الأسئلة التي تدور حول معرفة اختبار الشد وما هو الغرض من إجراء هذا الاختبار. في هذا المقال سنعرض على موقع جديد اليوم الكثير من المعلومات المتعلقة باختبار الشد ونوضح أهمية تنفيذه في المجال الهندسي.
ما هو اختبار الشد؟
- عند الاجابة على السؤال ما هو اختبار الشد؟ نعتقد أن اختبار الشد من أهم الاختبارات المستخدمة في المجالات الهندسية والفنية.
- اختبار الشد هو اختبار جسدي مهم. يستخدم اختبار الشد الميكانيكي على نطاق واسع لقياس مقاومة المواد المستخدمة في الهندسة.
- من الضروري استخدام اختبارات الشد في التطبيقات الإنشائية المختلفة لمعرفة جودة المواد المستخدمة ولتجنب العيوب في الأعمال الهندسية.
- يحدد اختبار الشد قوة ومتانة المواد وتحملها للفشل في تحديد ما إذا كانت مناسبة للاستخدام في الأعمال الهندسية أم لا.
- يمكن استخدام اختبار الشد في حالة معينة أو في ظل ظروف محددة لمعرفة خصائص المادة وقدرتها على التحمل في ظل هذه الظروف.
- لقد أفاد اختبار الشد المجال الهندسي بشكل كبير من خلال تحديد وتعلم خصائص جميع المواد الهندسية.
- تم تطوير العديد من المواد الهندسية من خلال اختبار الشد، وتم تطوير خصائصها لتناسب التطبيقات الهندسية.
- يوفر اختبار الشد معلومات عن درجة تفاعل المواد الهندسية مع المتغيرات التي تتعرض لها.
- يتم تصنيف المواد الإنشائية عن طريق اختبار الشد من خلال تحديد المواد التي يمكنها تحمل الحمل وقوة الخضوع والمواد التي لا تستطيع تحملها.
- يحتوي اختبار الشد على العديد من الأجهزة التي يمكن استخدامها، ويستخدم اختبار الشد بطريقة محددة للحصول على معلومات حول المواد.
اقرأ هنا عن: القوانين الأساسية للفيزياء
العلاقة بين قانون هوك واختبار الشد
- قبل أن نبدأ في تقديم طريقة اختبار الشد، يجب أن نشير إلى قانون هوك باعتباره أحد أهم القوانين المتعلقة باختبار الشد.
- في عام 1660 م، وضع العالم روبرت هوك قانونًا خاصًا للمواد الصلبة بعد إجراء العديد من الأبحاث والدراسات.
- ينص هذا القانون على أن جسيمات المادة عند إزاحتها تتناسب مع الضغط أو مقدار القوة.
- يتسبب النزوح في حدوث تشوه أو عيب في الشكل والحجم الأصليين للمادة، لذلك من المهم معرفة التغييرات التي تحدث للمادة عند حدوث الإزاحة.
- يُعرف قانون هوك أيضًا باسم قانون المرونة لأنه يشير إلى سلوك المادة في محاولة العودة إلى شكلها الأصلي قبل إزاحتها.
- العلاقة بين اختبار الشد وقانون هوك هو أن قانون هوك يقيس التغييرات التي تحدث في حجم وشكل المادة، بينما يرتبط قانون الشد بقياس قدرة المادة على تحمل الضغط والإجهاد.
- في اختبار الشد، لا تعود المادة إلى شكلها وحجمها الأصليين بعد تعرضها للضغط والحمل لأن تشوه البلاستيك يحدث في المادة.
كيفية إجراء اختبار الشد
من أهم المعلومات التي تجيب على السؤال، ما هو اختبار الشد؟ كيفية إجراء اختبار الشد والخطوات المهمة لهذا الاختبار:
- يشبه اختبار الشد العديد من الاختبارات من حيث أن هناك خطوات وإجراءات مهمة يجب اتباعها لإجراء اختبار الشد بنجاح على مادة معينة.
- تتمثل الخطوة الأولى في الاختبار في إحضار الأدوات اللازمة لهذا الاختبار، حيث يلزم وجود جهاز اختبار الشد.
- يجب مراعاة وجود خصائص معينة لجهاز اختبار الشد من حيث ملاءمتها للمادة المراد اختبارها.
- أداة مهمة في اختبار الشد هي مقياس الامتداد، الذي يقيس جميع المراحل التي يتم فيها شد المادة أو العينة.
- يتم إحضار القلم لمعرفة مدى ملاءمة العينة للاختبار، وهناك أنواع عديدة من الأقلام، مثل أقلام الوتد.
- يعد جهاز مراقبة القياسات والنتائج من أهم أدوات اختبار الشد، وبعد إدخال جميع أدوات الاختبار، ترتبط الخطوة الثانية بالعينة.
- يتم وضع عينة الاختبار في قوالب محددة وفقًا لجهاز اختبار الشد. في معظم الأجهزة، نجد أن القوالب تأخذ شكل ونمط عظم الكلب.
- الخطوة الثالثة هي وضع المقابض في الأسفل والأعلى، وبعد ذلك يتم وضع النمط بين المقابض.
- يقوم الباحث بالإبلاغ عن مقياس توسع العينة، ولكي تكون قادرًا على معرفة مدى التغير المادي، يتم وضع المقياس على طول المادة.
- في الخطوة الأخيرة، يجب على الباحث فصل المقابض، ولكن في نفس الوقت بسرعة وثبات. يتم مراقبة التغييرات التي تحدث في المادة عن طريق اختبار الشد.
إقرأ أيضاً: الفيزياء الحيوية وتطبيقاتها
حسابات اختبارات الشد
- إذا كنت تبحث عن ما هو اختبار الشد؟ تجدر الإشارة إلى أن اختبار الشد لا يقتصر على حقيقة أن الباحث يقوم بالعديد من العمليات الحسابية بعد الحصول على نتائج الاختبار.
- حساب الإجهاد من الحسابات التي أجراها الباحث بعد تلقي نتائج الاختبار. في هذه العملية، يتم حساب متوسط مقاومة الشد التي تعرضت لها العينة.
- توجد معادلة لحساب الإجهاد، حيث تُحسب قوة الانكسار بالنيوتن، ويُحسب الإجهاد بوحدة باسكال، وتُحسب مساحة العينة بالمتر المربع.
- يقوم الباحث بحساب السلالة التي صممت لحساب درجة تشوه العينة التي تعرضت لها في اختبار الشد.
- يتم استخدام المعادلة لحساب الانفعال ويتم تنسيقها بطريقة معينة.
- حيث يبدأ بالتشوه، ثم التغيير الذي يحدث في طول المادة، ثم حساب الطول الأصلي للمادة.
- الخطوة الأخيرة هي حساب طول المادة قبل الكسر.
- حساب مساحة العينة من حيث التخفيض، وبعد الانتهاء من الاختبار يأخذ الباحث في الاعتبار أنه يحسب مساحة المادة لمعرفة التغيير الذي حدث في المنطقة.
- معادلة تقليل مساحة المادة هي معرفة النسبة المئوية للتخفيض في مساحة العينة ويتم الإشارة إليها بالرمز RA٪.
- يتم حساب مساحة العينة الأصلية والإشارة إليها بالرمز A0، وتحتوي المعادلة على حساب التغيير الذي يحدث في منطقة العينة ومعرفة المنطقة قبل الانكسار.
- من أهم العمليات الحسابية التي يقوم بها الباحث حساب معامل المرونة.
- وهو المسؤول عن إعادة المادة إلى شكلها وحجمها الأصليين ويُعرف بمعامل يونغ.
- يعد حساب النسبة المئوية للاستطالة أحد الحسابات التي يتم إجراؤها بعد اكتمال اختبار الشد لمعرفة التغيير في طول المادة.
أنواع أجهزة اختبارات الشد
- معلومات مهمة تتعلق بالإجابة على السؤال ما هو اختبار الشد؟ هذه المعرفة بمعدات اختبار الشد.
- هناك نوعان من أجهزة اختبار الشد، وهما أجهزة اختبار الشد الميكانيكي وأجهزة اختبار الشد الهيدروليكية.
- يعد جهاز اختبار الشد الميكانيكي أحد الأجهزة المميزة لإجراء اختبارات الشد، ويعتمد هذا الجهاز بشكل أساسي على دوران المسمار.
- جهاز اختبار الشد الميكانيكي مناسب للاستخدام مع البلاستيك والمواد التي لها خصائص مقاومة للماء.
- يمكن استخدام جهاز اختبار الشد الميكانيكي مع اللوحة والأسلاك المعدنية والكابلات والمطاط من المواد التي يمكن استخدامها في هذه المعدات.
- يختلف جهاز اختبار الشد الهيدروليكي عن أجهزة اختبار الشد الميكانيكي، ويعتمد هذا الجهاز على استخدام الأسطوانات الهيدروليكية.
- يتميز هذا الجهاز بقدرته على تطبيق قوة أكبر في اختبار الشد من جهاز اختبار الشد الميكانيكي.
- من عيوب جهاز اختبار التوتر الهيدروليكي أن جهاز التحكم داخل هذا الجهاز غير صحيح، حيث يعتبر جهاز غير دقيق.
- يستخدم جهاز اختبار الشد الهيدروليكي مع مواد البناء، ومحامل الجسور، والمواد المركبة، أي المواد الثقيلة.
- وجدنا 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، واختبار الشد له فائدة كبيرة.
- بفضل اختبار الشد، يمكننا تجنب التعرض للمخاطر والأزمات الموجودة في المباني الهندسية.
- يوفر اختبار الشد الأمان لأنه يوفر الكثير من المعلومات حول خصائص المواد المستخدمة في البناء.
- يحدد اختبار الشد مرونة المواد ويحدد قوة الشد والتسامح تحت الحمل والتشوه.
- تعتبر اللدونة واحدة من 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.
- واحدة من أهم فوائد اختبار الشد هي نسبة بواسون، التي تقارن الإجهاد المحوري للمادة بإجهادها الجانبي.
يمكنك أيضًا التعرف على: معلومات الفوتون في الفيزياء
لنختتم هذه المقالة المتعلقة بإجابة السؤال ما هو اختبار الشد؟ لقد تمكنا من عرض معلومات حول اختبار الشد، والخطوات الواجب اتباعها عند إجراء اختبار الشد، والحسابات التي يتعين إجراؤها بعد اكتمال الاختبار.