ما هو اختبار الشد
ما هو اختبار الشد؟، نجد هناك الكثير من التساؤلات التي تدور حول معرفة اختبار الشد وما الهدف من إجراء هذا الاختبار، من خلال هذا المقال سوف نقوم عبر موقع مقال maqall.net بعرض العديد من المعلومات التي تتعلق باختبار الشد وتوضيح أهمية إجراءه في المجال الهندسي.
محتويات المقال
ما هو اختبار الشد؟
- عند الإجابة على سؤال ما هو اختبار الشد؟ نجد أن اختبار الشد من أهم الاختبارات التي يتم استخدامها في المجال الهندسي والفني.
- يعد اختبار الشد من الاختبارات الفيزيائية الهامة، ينتشر استخدام اختبار الشد الميكانيكي في قياس مدى مقاومة المواد المستخدمة في العمل الهندسي.
- من الضروري استخدام اختبار الشد في التطبيقات الإنشائية المختلفة وذلك لمعرفة جودة المواد المستخدمة وتجنب حدوث إي خلل في العمل الهندسي.
- يقوم اختبار الشد بتحديد قدرة وتحمل المواد ومعرفة مدى تحملها قبل التعرض للكسر وذلك لمعرفة إذا كانت مناسبة للاستخدام في العمل الهندسي أم لا.
- يمكن استخدام اختبار الشد في وضع معين أو تحديد ظروف محددة لمعرفة خصائص المادة وقدرتها على التحمل في مثل هذه الظروف.
- نجح اختبار الشد في تحقيق إفادة كبيرة للمجال الهندسي وذلك من خلال تحديد ومعرفة خصائص جميع المواد الهندسية.
- من خلال اختبار الشد تم تطوير العديد من المواد الهندسية وتطوير خصائصها لتناسب العمل الهندسي.
- يقدم اختبار الشد معلومات تتعلق بمدى تفاعل المواد الهندسية مع المتغيرات التي تتعرض لها.
- يتم تصنيف المواد الهندسية من خلال اختبار الشد وذلك بتحديد المواد التي تتحمل قوة الإجهاد والإخضاع والمواد التي لا تتحمل.
- إن اختبار الشد له العديد من الأجهزة التي يمكن استخدامها، يتم استخدام اختبار الشد بطريقة معينة لتتمكن من الحصول على المعلومات المتعلقة بالمواد.
اقرأ من هنا عن: قوانين الفيزياء الأساسية
علاقة قانون هوك باختبار الشد
- قبل البدء في عرض طريقة إجراء اختبار الشد يجب أن نشير إلى قانون هوك باعتباره من أهم القوانين التي ترتبط باختبار الشد.
- في سنة 1660 م قام العالم روبرت هوك بوضع قانون خاص بالمواد الصلبة وذلك بعد قيامه بالعديد من الدراسات والأبحاث.
- ينص هذا القانون على أن جزيئات المادة عندما تتعرض للإزاحة يتم التناسب بطريقة طردية مع الضغط أو مقدار القوة.
- إن الإزاحة تتسبب في حدوث تشوه أو خلل في شكل المادة الأصلي وحجمها لذلك من الضروري معرفة التغيرات التي تحدث للمادة عند حدوث الإزاحة.
- يعرف قانون الهوك أيضاً باسم قانون المرونة لأنه يشير إلى سلوك المادة في محاولة الرجوع لصورتها الأصلية قبل التعرض للإزاحة.
- تكمن العلاقة بين اختبار الشد وقانون الهوك في قياس قانون الهوك التغير الذي يحدث في حجم وشكل المادة بينما قانون الشد يهتم بقياس قدرة تحمل المادة لقوة الضغط والإجهاد.
- في اختبار الشد لا تعود المادة لشكلها وحجمها الأصلي بعد التعرض للضغط والإجهاد وذلك لأنه يحدث تشوه بلاستيكي في المادة.
طريقة إجراء اختبار الشد
من أهم المعلومات التي تجيب على سؤال ما هو اختبار الشد؟ طريقة القيام باختبار الشد والخطوات الهامة في هذا الاختبار:
- اختبار الشد يتشابه مع العديد من الاختبارات في وجود خطوات وإجراءات مهمة يتم إتباعها للنجاح في تنفيذ اختبار الشد على مادة معينة.
- تتمثل الخطوة الأولى في الاختبار أن يتم القيام بإحضار الأدوات الخاصة بهذا الاختبار، يتطلب إحضار جهاز اختبار الشد.
- يجب مراعاة توافر بعض الخصائص في جهاز اختبار الشد من حيث تناسبه مع المادة المراد إخضاعها للاختبار.
- من الأدوات الهامة في اختبار الشد مقياس التمدد والذي يقوم بقياس جميع المراحل التي تتمدد فيها المادة أو العينة.
- يتم إحضار مقبض لمعرفة مدى تلائم العينة في الاختبار، توجد العديد من أنواع المقابض مثل المقابض الإسفينية.
- جهاز رصد القياسات والنتائج من أهم الأدوات الخاصة بـ اختبار الشد، بعد الانتهاء من إحضار جميع أدوات الاختبار تأتي الخطوة الثانية والتي تتعلق بالعينة.
- يتم القيام بوضع عينة الاختبار في قوالب يتم تحديدها وفقاً لجهاز اختبار الشد، في أغلب الأجهزة نجد أن القوالب تأخذ شكل وصورة عظمة الكلب.
- الخطوة الثالثة تتمثل في القيام بوضع المقابض في الجهة السفلية والجهة العلوية، بعد ذلك يتم وضع العينة بين المقابض.
- يقوم الباحث بإيصال المقياس الخاص بالتمدد بالعينة ولكي يتمكن من معرفة مدى التغير في المادة يتم وضع المقياس على طول المادة.
- تأتي الخطوة الأخيرة في قيام الباحث بفصل المقابض، ولكن بشكل سريع وثابت في نفس الوقت، يتم بعد ذلك متابعة التغيرات التي تحدث للمادة في اختبار الشد.
اقرأ أيضًا: الفيزياء الحيوية وتطبيقاتها
العمليات الحسابية لاختبار الشد
- عند البحث عن ما هو اختبار الشد؟ يجب أن نشير إلى أن اختبار الشد لا يقتصر على القيام به فقط حيث يقوم الباحث بالعديد من العمليات الحسابية بعد استخلاص النتائج من الاختبار.
- حساب الإجهاد من العمليات الحسابية التي يقوم بها الباحث بعد استخلاص نتائج الاختبار، في هذه العملية يتم حساب متوسط قوة الشد التي تعرضت لها العينة.
- توجد معادلة خاصة بحساب الإجهاد حيث يتم حساب قوة الشدة بالنيوتن والإجهاد بالباسكال، حساب المساحة الخاصة بالعينة يتم بالمتر مربع.
- يقوم الباحث بحساب الانفعال والمقصود به حساب مدى التشوه الخاص بالعينة والتي تعرضت له في اختبار الشد.
- يتم استخدام معادلة خاصة بحساب الانفعال ويتم ترتيبها بطريقة معينة.
- حيث تبدأ بالانفعال ثم التغير الذي يحدث في طول المادة ثم حساب الطول الأصلي للمادة.
- والخطوة الأخيرة تأتي في حساب طول المادة قبل التعرض للكسر.
- حساب مساحة العينة من حيث النقصان، يراعي الباحث بعد الانتهاء من الاختبار أن يقوم بحساب مساحة المادة لمعرفة التغير الذي حدث في المساحة.
- المعادلة الخاصة بنقص مساحة المادة تتمثل في معرفة نسبة النقص في مساحة العينة ويرمز لها برمز RA%.
- يتم حساب مساحة العينة الأصلية ويرمز لها برمز A0، تحتوي المعادلة على حساب التغير الذي يحدث في مساحة العينة ومعرفة المساحة قبل الانكسار.
- من أهم العمليات الحسابية التي يقوم بها الباحث هي حساب المعامل الخاص بالمرونة.
- والتي تكون مسئولة عن رجوع المادة لشكلها وحجمها الأصلي ويعرف معامل يونغ.
- حساب النسبة الخاصة بالاستطالة من ضمن العمليات الحسابية التي تتم بعد الانتهاء من اختبار الشد لمعرفة التغير الذي حدث في طول المادة.
أنواع الأجهزة الخاصة باختبار الشد
- من المعلومات الهامة التي تتعلق بالإجابة على سؤال ما هو اختبار الشد؟ هو معرفة الأجهزة الخاصة بـ اختبار الشد.
- يوجد نوعين من أجهزة اختبار الشد وهما جهاز اختبار الشد الميكانيكي وجهاز اختبار الشد الهيدروليكي.
- جهاز اختبار الشد الميكانيكي من الأجهزة المميزة في القيام باختبار الشد ويقوم هذا الجهاز بصورة رئيسية على الدوران الذي يقوم به المسمار اللولبي.
- يعد جهاز اختبار الشد الميكانيكي من الأجهزة المناسب استخدامها مع المواد البلاستيكية والمواد التي يتوافر في خصائصها مقاومة للماء.
- يمكن استخدام جهاز اختبار الشد الميكانيكي مع اللوحة والأسلاك المعدنية، الكابلات والمطاط من المواد التي يمكن استخدامها في هذا الجهاز.
- جهاز اختبار الشد الهيدروليكي يختلف عن جهاز اختبار الشد الميكانيكي، يقوم هذا الجهاز على استخدام أسطوانات هيدروليكية.
- يتميز هذا الجهاز بإمكانية تطبيق قوة أعلى في اختبار الشد عن جهاز اختبار الشد الميكانيكي.
- من عيوب جهاز اختبار الشد الهيدروليكي هو عدم صحة جهاز التحكم الموجود داخل هذا الجهاز حيث يعد من الأجهزة غير الدقيقة.
- يتم استخدام جهاز اختبار الشد الهيدروليكي مع مواد البناء والمحامل الخاصة بالجسور والمواد المركبة إي المواد الثقيلة.
- نجد أن حمولة جهاز اختبار الشد الهيدروليكي بصورة عامة يتخطى 300 كيلو نيوتن وهي حمولة عالية.
أهمية اختبار الشد
- مما سبق نستنتج أن اختبار الشد له أهمية كبيرة في المجال الهندسي والفني، يقوم اختبار الشد بتحقيق فائدة كبيرة.
- من خلال اختبار الشد نتمكن من تفادي التعرض للمخاطر والأزمات التي توجد في المباني الهندسية.
- يحقق اختبار الشد السلامة حيث أنه يقوم بتقديم العديد من المعلومات التي تتعلق بخصائص المواد التي يتم استخدامها في البناء.
- يقوم اختبار الشد بتحديد المرونة الخاصة بالمواد وتحديد قوة الشد ومدى تحملها عند التعرض للضغط والإجهاد.
- اللدونة من أهم النتائج التي ينجح اختبار الشد في تقديمها.
- وذلك من خلال معرفة مدى إمكانية المادة في الرجوع لشكلها وحجمها الأصلي قبل التعرض للضغط.
- نسبة بواسون من أهم الفوائد التي يحققها اختبار الشد من خلال المقارنة بين التشوه المحوري للمادة والتشوه الجانبي.
كما يمكنك التعرف على: معلومات عن الفوتون في الفيزياء
في ختام هذا المقال المتعلق بالإجابة على سؤال ما هو اختبار الشد؟ نكون قد تمكنا من عرض المعلومات الخاصة باختبار الشد، تم تقديم الخطوات التي يتم إتباعها عند إجراء اختبار الشد والعمليات الحسابية التي يجب إجراؤها بعد الانتهاء من الاختبار.