ما هو اختبار الشد؟ هناك العديد من الأسئلة التي تحيط بمعرفة اختبار الشد وما هو الغرض من إجراء هذا الاختبار، ومن خلال هذه المقالة سوف نقدم من خلال موقع محمود حسونة الكثير من المعلومات المتعلقة باختبار الشد وشرح أهمية أدائها في المجال الهندسي.
ما هو اختبار الشد؟
- للإجابة على السؤال ما هو اختبار الشد؟ لقد رأينا أن اختبار الشد من أهم الاختبارات المستخدمة في المجال الهندسي والفني.
- اختبار الشد هو اختبار فيزيائي مهم، ويستخدم اختبار الشد الميكانيكي على نطاق واسع لقياس مقاومة المواد المستخدمة في الأعمال الهندسية.
- يجب استخدام اختبار الشد في التطبيقات الهيكلية المختلفة لتحديد جودة المواد المستخدمة ولتجنب أي عيوب في العمل الهندسي.
- يحدد اختبار الشد قدرة وقوة المواد وتحملها قبل تعرضها للكسر، لتحديد ما إذا كانت مناسبة للاستخدام في الأعمال الهندسية أم لا.
- يمكن استخدام اختبار الشد في حالة معينة أو تحديد شروط محددة لتحديد خصائص المادة وقدرتها على التحمل في ظل هذه الظروف.
- نجح اختبار الشد في تحقيق فائدة كبيرة في مجال الهندسة من خلال تحديد ومعرفة خصائص جميع المواد الهندسية.
- من خلال اختبار الشد تم تطوير العديد من المواد الهندسية وتم تطوير خصائصها لتناسب العمل الهندسي.
- يوفر اختبار الشد معلومات حول 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 المتاحة، ويستخدم اختبار الشد بطريقة محددة للحصول على معلومات حول المواد.
اقرأ هنا عن: القوانين الأساسية للفيزياء
العلاقة بين قانون هوك واختبار الشد
- قبل البدء في تقديم طريقة إجراء اختبار الشد، يجب أن نشير إلى قانون هوك كواحد من أهم القوانين المتعلقة باختبار الشد.
- في عام 1660 م، وضع العالم روبرت هوك قانونًا خاصًا للمواد الصلبة بعد إجراء العديد من الدراسات والأبحاث.
- ينص هذا القانون على أن جسيمات المادة عند تعرضها للإزاحة تتناسب مع الضغط أو مقدار القوة.
- يتسبب النزوح في حدوث تشوه أو عيب في الشكل والحجم الأصليين للمادة، لذلك من الضروري معرفة التغييرات التي تحدث في المادة عند حدوث الإزاحة.
- يُعرف قانون هوك أيضًا باسم قانون المرونة لأنه يشير إلى ميل المادة للعودة إلى شكلها الأصلي قبل نقلها.
- 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 تعرضها للضغط والإجهاد 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 في هذا الاختبار:
- يشبه اختبار الشد العديد من الاختبارات ذات الخطوات والإجراءات المهمة التي يجب اتباعها لتنفيذ اختبار الشد بنجاح على مادة معينة.
- الخطوة الأولى في الاختبار هي إحضار الأدوات لهذا الاختبار، يلزم وجود جهاز اختبار الشد.
- يجب مراعاة توافر خصائص معينة لجهاز اختبار الشد من حيث توافقه مع المواد المراد اختبارها.
- يعد مقياس التمدد أداة مهمة في اختبار الشد، والذي يقيس جميع المراحل التي يتم فيها شد المادة أو العينة.
- يتم إحضار مقبض لمعرفة مدى ملاءمة العينة للاختبار.هناك العديد من أنواع المقابض مثل مقابض الإسفين.
- تعتبر قياسات ونتائج جهاز المراقبة من أهم أدوات اختبار الشد، وبعد الانتهاء من جميع أدوات الاختبار، تتعلق الخطوة الثانية بالعينة.
- توضع عينة الاختبار في قوالب تم تحديدها وفقًا لجهاز اختبار الشد، وفي معظم الأجهزة يمكننا أن نرى أن القوالب لها شكل وصورة عظم الكلب.
- الخطوة الثالثة هي وضع المقابض في الأسفل والأعلى، وبعد ذلك يتم وضع العينة بين المقابض.
- يقوم الباحث بإبلاغ مقياس توسع العينة، ولتحديد مدى التغيير في المادة، يتم وضع المقياس على طول المادة.
- الخطوة الأخيرة هي فصل الباحث عن المقابض ولكن بسرعة وثبات في نفس الوقت، ثم يتم مراقبة التغييرات التي تحدث في المادة بواسطة اختبار الشد.
اقرأ أيضًا: الفيزياء الحيوية وتطبيقاتها
حسابات اختبار الشد
- عند البحث عن ما هو اختبار الشد؟ يجب أن نشير إلى أن اختبار الشد لا يقتصر على العمل فقط أثناء قيام الباحث بإجراء العديد من العمليات الحسابية بعد الحصول على نتائج الاختبار.
- يتم حساب الإجهاد من الحسابات التي أجراها الباحث بعد الحصول على نتائج الاختبار، وفي هذه العملية يتم حساب متوسط مقاومة الشد التي تتعرض لها العينة.
- توجد معادلة لحساب الإجهاد، حيث تُحسب قوة الشد بوحدة نيوتن ويكون الإجهاد بوحدة باسكال، وتُحسب مساحة العينة بالمتر المربع.
- قام الباحث بحساب السلالة التي تهدف إلى حساب حجم تشوه العينة التي تعرضت لها في اختبار الشد.
- يتم استخدام معادلة لحساب الانفعال ويتم ترتيبها بطريقة معينة.
- حيث تبدأ الانفعال، ثم التغيير الذي يحدث في طول المادة، ثم احسب الطول الأصلي للمادة.
- الخطوة الأخيرة هي حساب ارتفاع المادة قبل التكسير.
- حساب مساحة العينة من حيث التخفيض. بعد الانتهاء من الاختبار، اعتبر الباحث أنه قام بحساب مساحة المادة لتحديد التغيير الذي حدث في المنطقة.
- معادلة تقليل مساحة المادة هي معرفة النسبة المئوية لتخفيض مساحة العينة ويتم الإشارة إليها بالرمز RA٪.
- تُحسب مساحة العينة الأصلية ويُشار إليها بالرمز A0، وتحتوي المعادلة على حساب التغيير الذي يحدث في منطقة العينة والمساحة قبل معرفة الانكسار.
- من أهم العمليات الحسابية التي يقوم بها الباحث حساب معامل المرونة.
- وهو المسؤول عن إعادة المادة إلى شكلها وحجمها الأصليين ويُعرف بمعامل يونغ.
- حساب النسبة المئوية للاستطالة هو أحد الحسابات التي تتم بعد اختبار الشد لتحديد التغيير الذي حدث في طول المادة.
أنواع أدوات اختبار الشد
- معلومات مهمة تتعلق بالإجابة على السؤال ما هو اختبار الشد؟ هذه هي معرفة أداة اختبار الشد.
- هناك نوعان من أجهزة اختبار الشد، وهما أجهزة اختبار الشد الميكانيكي وأجهزة اختبار الشد الهيدروليكية.
- يعد جهاز اختبار الشد الميكانيكي أحد الأدوات الفريدة لإجراء اختبار الشد وهذا الجهاز يعتمد بشكل أساسي على الدوران الذي يحدثه المسمار.
- جهاز اختبار الشد الميكانيكي مناسب للاستخدام مع البلاستيك والمواد ذات خصائص مقاومة الماء.
- يمكن استخدام جهاز اختبار الشد الميكانيكي على الألواح والأسلاك المعدنية والكابلات والمواد المطاطية التي يمكن استخدامها مع هذه المعدات.
- يختلف جهاز اختبار الشد الهيدروليكي عن جهاز اختبار الشد الميكانيكي، ويعتمد هذا الجهاز على استخدام الأسطوانات الهيدروليكية.
- يتميز هذا الجهاز بتطبيق قوة اختبار شد أعلى من جهاز اختبار الشد الميكانيكي.
- من عيوب جهاز اختبار التوتر الهيدروليكي أن جهاز التحكم داخل هذا الجهاز غير صحيح، لأنه يعتبر جهاز غير دقيق.
- يستخدم جهاز اختبار الشد الهيدروليكي في مواد البناء، محامل الجسور، المواد المركبة، أي المواد الثقيلة.
- وجدنا أن حمولة جهاز اختبار الشد الهيدروليكي تجاوزت بشكل عام 300 كيلو نيوتن، وهي حمولة عالية.
أهمية اختبار الشد
- مما سبق نستنتج أن اختبار الشد مهم للغاية في المجال الهندسي والفني، واختبار الشد له فوائد عديدة.
- من خلال اختبار الشد، يمكننا تجنب التعرض للمخاطر والأزمات الموجودة في المباني الهندسية.
- يحقق اختبار الشد الأمان لأنه يوفر الكثير من المعلومات حول خصائص المواد المستخدمة في البناء.
- يحدد اختبار الشد مرونة المواد ويحدد قوة شدها وتحملها تحت الضغط والضغط.
- تعتبر اللدونة من أهم النتائج التي نجح اختبار الشد في تقديمها.
- يتم ذلك من خلال معرفة المدى الذي يمكن أن تعود به المادة إلى شكلها وحجمها الأصليين قبل أن تتعرض للضغط.
- من أهم فوائد اختبار الشد نسبة بواسون، من خلال مقارنة التشوه المحوري للمادة بالتشوه الجانبي.
سوف تتعلم أيضًا عن: معلومات حول الفوتونات في الفيزياء
في نهاية هذا المقال يتعلق بالإجابة على السؤال ما هو اختبار الشد؟ لقد تمكنا من عرض معلومات حول اختبار الشد والخطوات الواجب اتباعها في إجراء اختبار الشد والحسابات التي يجب إجراؤها بعد اكتمال الاختبار.