اختبار الشد

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
(بالتحويل من تجربة شد)
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث

تجربة الشد (بالإنجليزية: Tensile testing) في الهندسة الميكانيكية و الهندسة المعمارية هي أختبار عياري لتعيين الخواص الرئيسة للمواد مثل حد خضوع ، و مقاومة الخضوع (مقاومة الاستطالة) و حد القطع وغيرها . هذا الاختبار يؤدي إلى كسر قطعة العينة.

عينات مختلفة من المطاط .
تجربة الشد.

تحضر لاختبار الشد عينة من المادة لها مقطع محدد . تعلق من طرفيها في جهاز الشد ، وتسلط عليها قوة شد متزايدة حتى يحدت قطع العينة. تقاس أثناء التجربة قوة الشد واستطالة العينة باستمرار. ويحسب الإجهاد الميكانيكي الواقع على العينة من القوة و مقطع العينة قبل اختبارها .

فيكون الإجهاد :

من تغير طول العينة يمكن حساب الاستطالة الكلية بالنسبة إلى الطول الأصلي للعينة :

ترسم العلاقة بين تغير استطالة العينة بتزايد قوة الشد . ومن الرسم البياني يمكن استنباط الخواص الميكانيكية للمادة.

الخواص الميكانيكية للمواد[عدل]

وصف اختبار الشد[عدل]

شكل 1: تغير طول العينة بزيادة قوة الشد ، حد الخضوع واضح . عند Ag تنحصر العينة وينقص مقطعها ، ثم تنقطع عند نقطة A .
شكل 2: منحنى لا تظهر فيه نقطة الانتقال من الحد المرن إلى حد الخضوع.

في البدء تبين المواد منطقة مرنة للاستطالة ، تكون فيها اسطالة العينة متناسبة مع قوة الشد الواقع عليها ، تعود العينة إلى طولها الأصلي بعد زوال قوة الشد. الخاصية المتحكمة في تلك المنطقة هي معامل يونغ للعينة. التغير في طول العينة يتناسب تناسبا طرديا مع قوة الشد ؛ وهذا طبقا لقانون هوك.

بتزايد قوة الشد نصل إلى حد خضوع لا تعود العينة إلى طولها الأصلي رغم زوال قوة الشد ؛ تلك المنطقة تسمى خضوع بلاستيكي plastic Deformation ، أي خضوع مرن (أنظر الشكل).

ابتداء من تلك النقطة يعتمد شكل المنحنى على نوع المادة اعتمادا كبيرا. وكثيرا ما لا يبدي المنحنى تقوضا واضحا عند بدء الخضوع البلاستيكي (مثلما في الشكل 1 ) . في تلك الحالة يعين حد الاستطالة من مقدار الاستطالة (وغالبا يؤخذ حد الخضوع البلاستيكي عند استطالة مقدارها 0,2 % ).

المنحنى في الشكل 1 مأخوذ لعينة من الفولاذ من نوع فريت-برليت تتميز بوضوح تأثير قوة الشد عليها . وبالنسبة إلى مواد غير معدنية مثل البلاستيك والسيراميك فهي تبين مسارات أخرى لمنحنى الشد ، حيث أن الخضوع البلاستيكي للمعادن يكون مصحوبا بتغيرات في البنية البلورية للمعدن (عيوب بلورية). يحدث في المواد غير المعدنية - عند بقاء تغيير في شكلها عقب تسليط قوة شد عليها - انفصال لبعض الربطات وكذلك تكوين لربطات جديدة في مركباتها .

ولكن السمة الثابتة في المواد بعد تعديتها حد المرونة هو أن شكلها يتغير رغم زوال قوة الشد من عليها . ويختفي جزء المرونة من التغير البلاستيكي الكلي الذي يتبقى.

تعين قمة منحنى الشد صفة هامة من خواص المواد ، وهي مقاومة الشد . وقيمة الاستطالة عنده هو "استطالة معتدلة أو منتظمة" حيث أن العينة لا ينحصر مقطعها حتى تلك المنطقة . وعند نقطة انقطاع العينة يمكن تعيين "استطالة الانقطاع" A للمادة.

اجراء اختبار الشد[عدل]

شكل 3: عينة من سبيكة AlMgSi بعد اختبار القطع.

خلال التجربة يقاس عادة كل من مقطع العينة وطولها الفعال ، ومنهما يعين الإجهاد والإستطالة . وفي التطبيقات التقنية يقاس المقطع الابتدائي للسهولة و الطول البتدائي وتسجل قيم الاستطالة.

وتعادل مقاومة الشد الحد الأقصى للشد التي تتحمله العينة ويتم تعيينها لاعتمادها على مقطع العينة . وبعد تعدية نقط مقاومة الشد فيقال عن المادة أنها قد فشلت أو اختلت حيث أن انكسار أحد أجزاء آلة لا يمكن تلافيه بعد تعدية نقطة مقاومة الشد.

اقرأ أيضاً[عدل]

المصادر[عدل]