تشوه (هندسة)

علك

ومن جهة أخرى، تحت إجهاد الشد، يتميز تشوه البلاستيك بمنطقة تصلب للإجهاد ومنطقة للعنق وأخيراً، كسر (يسمى كذلك التمزق). خلال تصلب السلالة تصبح المادة أقوى من خلال حركة الاضطرابات الذرية. يشار إلى مرحلة necking بواسطة انخفاض في منطقة مستعرضة من العينة. يبدأ المعطف بعد الوصول إلى القوة النهائية. أثناء الرنين، لم تعد المادة قادرة على تحمل أقصى قدر من الضغط، كما أن الإجهاد في العينة يزيد بسرعة. التشوه البلاستيكية ينتهي بكسر المادة.

كسر

علاوةً على ذلك، هذا النوع من التشوه هو كذلك لا رجعة فيه. يحدث الكسر بعد أن تصل المادة إلى نهاية مرن، ثم نطاقات بلاستيكية تشوه. عند هذه النقطة تتراكم القوات حتى تكون كافية لإحداث كسر. سوف تتكسر جميع المواد في النهاية، إذا تم تطبيق قوى كافية.

فشل مضغوط

وفي هذا الصدد، تحميل عنصر أو العينة الهيكلية سيزيد من ضغط الضغط حتى يصل إلى قوة ضغطه. بحسب خصائص المواد، وسائط الفشل ويحقق للمواد مع الدكتايل السلوك (أغلب المعادن، وبعض التربة والمواد البلاستيكية) أو تمزق للسلوك هش (geomaterials، الحديد الزهر، والزجاج، الخ).

ومن ناحية أخرى، في العناصر الهيكلية الطويلة النحيلة - مثل الأعمدة أو قضبان التجاويف - زيادة في قوة الانضغاط F تؤدي إلى فشل بنيوي بسبب التواء في ضغط أقل من قوة الانضغاط.

وفي السياق ذاته، عادة، يؤدي الضغط الضاغط المطبق على القضبان والأعمدة وغيرها إلى التقصير.

تشوه اللدن

علاوةً على ذلك، هذا النوع من التشوه لا رجعة فيه. ومع ذلك، فإن الجسم الموجود في نطاق تشوه اللدن سيخضع لأول مرة للتشوه المرن، والذي يمكن عكسه، وبالتالي فإن الجسم سيعود إلى شكله الأصلي. لينة اللدائن الحرارية لديها مجموعة كبيرة بدلا من تشويه اللدن كما تفعل المعادن الدكتايل مثل النحاس، الفضة، والذهب. يفعل الصلب كذلك، ولكن لا يلقي الحديد. البلاستيك الصلب المتصلد بالحرارة والمطاط والبلورات والسيراميك لديها حد أدنى من تشوه البلاستيك. مثال على مادة ذات مدى تشوه كبير من البلاستيك هو العلكة الرطبة، والتي يمكن أن تمتد إلى عشرات المرات طولها الأصلي.

أنواع التشوه

وفي السياق ذاته، التشوه الدائم لا رجعة فيه. يبقى التشوه حتى بعد إزالة القوى المطبقة، في حين أن التشوه المؤقت قابل للاسترداد لأنه يختفي بعد إزالة القوى المطبقة.

إضافةً إلى ذلك، اعتمادا على نوع المادة، وحجم وهندسة الكائن، والقوى المطبقة، قد تنتج أنواع مختلفة من التشوه. تعرض الصورة إلى اليمين الضغط الهندسي مقابل رسم إجهاد لمواد مطيلة نموذجية كالصلب. قد تحدث أوضاع تشوه مختلفة تحت ظروف مختلفة، كما يمكن تصويرها باستخدام خريطة آلية التشوه.

من جانب آخر، يسمى التشوه المؤقت كذلك تشوه مرن، بينما يسمى التشوه الدائم التشوه البلاستيكي.

تعب المعدن

من جانب آخر، يمكن تحليل عامل انتفاخ أجزاء الضغط من الطائرة مساعدة في تقييم التسامح الضرر من جسم الطائرة هيكل الطائرة.

ومن ناحية أخرى، كان التعب المعدني سببا رئيسيا في فشل الطائرات، خاصة قبل فهم العملية بشكل جيد (انظر، مثلًا، حوادث دي هافيلاند كومت). هناك طريقتان لتحديد متى يكون جزء ما في خطر إرهاق المعادن. إما التنبؤ عندما يحدث الفشل بسبب تركيبة المادة / القوة / الشكل / التكرار، واستبدال المواد الضعيفة قبل حدوثها، أو إجراء عمليات تفتيش للكشف عن الشقوق الميكروسكوبية وإجراء عملية الاستبدال بمجرد حدوثها. إن اختيار المواد التي لا يحتمل أن تعاني من إجهاد المعدن خلال حياة المنتج هو الحل الأفضل، ولكن ليس من الممكن دائمًا. تجنب الأشكال مع زوايا حادة يحد من إجهاد المعادن عن طريق تقليل تركيزات الضغط، ولكنه لا يزيله.

في هذا الإطار، آلية تشوه أخرى هي التعب المعدني، والذي يحدث في المقام الأول في المعادن السائلة. كان يعتقد في الأصل أن مادة مشوهة فقط داخل نطاق المرونة تعود بالكامل إلى حالتها الأصلية بمجرد إزالة القوات. ومع ذلك، يتم إدخال الأعطال على المستوى الجزيئي مع كل تشوه. بعد الكثير من التشوهات، ستبدأ التشققات في الظهور، تليها بعد فترة وجيزة من الكسر، دون أي تشوه واضح في البلاستيك بينهما. اعتمادًا على المادة والشكل ومدى قرب الحد المرن من التشوه، قد يتطلب الفشل آلاف أو ملايين أو مليارات أو تريليونات التشوهات.

المفاهيم الخاطئة

المراجع

روابط خارجية

ومن ناحية أخرى، هناك اعتقاد خاطئ شائع هو أن جميع المواد التي تنحني هي «ضعيفة» وتلك التي لا تكون «قوية». في الواقع، الكثير من المواد التي تخضع لتشوهات مرنة وبلاستيكية كبيرة، مثل الفولاذ، قادرة على امتصاص الضغوط التي من شأنها أن تتسبب في مواد هشة، مثل الزجاج، مع الحد الأدنى من التشوهات البلاستيكية، لتكسير.

تشوه مرن

وفي السياق ذاته، أين هو الإجهاد المطبق، هو ثابت مادي يسمى معامل يونغ أو معامل المرونة، و ε هو السلالة الناتجة. إجهادمعامل يونغانفعالتنطبق هذه العلاقة فقط في نطاق المرونة وتشير إلى أن منحنى الضغط مقابل منحنى الإجهاد يمكن استخدامه لإيجاد معامل يونغ . غالبًا ما يستعمل المهندسون هذا الحساب في اختبارات الشد. على مدى مرونة ينتهي عندما تصل موادها مقاومة الخضوع. عند هذه النقطة، يبدأ تشوه البلاستيك.

وفي هذا السياق، هذا النوع من التشوه يمكن عكسه. بمجرد عدم تطبيق القوات، يعود الكائن إلى شكله الأصلي. اللدائن وذاكرة الشكل المعادن مثل الننتول يحمل نطاقات واسعة تشوه مرنة، وكذلك المطاط. ومع ذلك، فإن المرونة غير خطية في هذه المواد. تظهر المعادن العادية والسيراميك وأغلب البلورات مرونة خطية ونطاق مرونة أصغر.

يخضع التشوه المرن الخطي لقانون هوك الذي ينص على:

ومن جهة أخرى، لاحظ أنه ليس كل المواد المرنة تخضع للتشوه الخطي المرن. بعض، مثل الخرسانة، والحديد الزهر الرمادي، والكثير من البوليمرات، الاستجابة بطريقة غير الخطية. لهذه المواد قانون هوك هو غير قابل للتطبيق.