مقال لمساعدتك على فهم الخصائص الميكانيكية للمواد: القوة والصلابة والصلابة والهشاشة ...

في الهندسة الإنشائية ، عندما نختار المادة المناسبة لمشروع أو منتج ، من المهم جدًا اختيار هذه المادة ، وليس تلك المادة ، بناءً على الخواص الميكانيكية للمادة كأساس ، ستأخذك هذه المقالة إلى فهم الأساسيات الخواص الميكانيكية للمواد: القوة والصلابة والصلابة والهشاشة ...

★ أساسي Cالمفاهيم

يبدأ تعلم المعرفة بالمفاهيم ، وهي أصغر وحدات المعرفة. يتطلب فهم شيء ما ، موضوعًا ، فهمًا للعديد من المفاهيم الأساسية. لذلك ، للتعرف على الخصائص الميكانيكية للمواد ، نحتاج أولاً إلى فهم المفهوم الأساسي ذي الصلة وما يعبر عنه هذا المفهوم. مع نقطة البداية هذه ، سيكون ما يلي أسهل بكثير.

رقم	عقارات	تعريف
1	قوة	قدرة المادة على مقاومة الضرر تحت تأثير قوة خارجية.
2	عسر الماء	قدرة المادة على مقاومة التشوه اللدن المحلي. قدرة المادة على مقاومة الخدش أو القطع أو التآكل أو الثقب أو الاختراق.
3	صلابة	الصلابة تشير إلى قدرة مادة أو مكون على مقاومة التشوه تحت الضغط ، وهو تمثيل لصعوبة التشوه المرن وأيضًا القوة المطلوبة للتسبب في إزاحة الوحدة.
4	مرونة	المرونة ، والمعروفة أيضًا باسم نسبة النحافة ، يتم تقليلها إلى λ ، والتي تشير إلى حجم التشوه على طول المحور الرأسي للمكون تحت الضغط المحوري. إنه متبادل للصلابة.
5	تعب	يشير تلف التعب إلى ظاهرة فشل المواد تحت الضغط الذي يكون أقل بكثير من حد القوة أو حتى حد العائد للمادة.
6	صلابة	المتانة ، تشير إلى قدرة المادة على امتصاص الطاقة أثناء تشوه البلاستيك وتمزقه.
7	هشاشة	يشير التقسيم إلى الخاصية التي تنكسر فيها المواد تحت تأثير القوة الخارجية (مثل تأثير الشد ، وما إلى ذلك) مع تشوه بسيط فقط.
8	مرونة	تشير المرونة إلى الخاصية التي تمكن الجسم من استعادة حجمه وشكله الأصليين بعد التشوه ، والذي يتم التعبير عنه بواسطة معامل المرونة E.
9	اللدونة	اللدونة هي قدرة الجسم على التشوه. عندما تكون القوة الخارجية صغيرة ، يخضع الجسم لتشوه مرن ، وعندما تتجاوز القوة الخارجية قيمة معينة ، ينتج الجسم تشوهًا غير قابل للاسترداد ، وهو ما يسمى تشوه البلاستيك.
10	ليونة	تشير اللدونة إلى قدرة مادة أو مكون على الاستمرار في الحمل بعد الوصول إلى حالة الضرر حتى تصل إلى قدرتها القصوى على تحمل الحمولة. هذه هي القدرة على الحفاظ على التشوه عند قدرة تحمل حمولة معينة.

★ الخصائص الأساسية

لمساعدتك على فهم هذه الخصائص الميكانيكية بشكل أفضل ، اخترت 10 مشاهد مشتركة للصور المتحركة من العمل اليومي أو الحياة كمرجع لمزيد من وصف خصائصها الأساسية ، ونقلها إلى أصدقائك للتعلم من بعضهم البعض.

القوة: يجب أن تكون المادة قادرة على تحمل القوى المطبقة في سيناريو التطبيق دون الانحناء أو الانكسار أو التفتت أو التشوه.

الصلابة: تكون المواد الأكثر صلابة بشكل عام أكثر مقاومة للخدوش ومتينة ومقاومة للتمزق والنتوءات.

الصلابة: مادة ذات صلابة جيدة تكون أقل عرضة للتشوه.

المرونة: درجة أكبر من المرونة تؤدي إلى تشوه أكبر واستقرار أقل للمكون.

التعب: المواد التي تعاني من إجهاد مرتفع هي ذات نوعية جيدة وتدوم لفترة أطول.

المتانة: مقاومة الشد والصدمات للمادة ، كلما كانت الصلابة أفضل ، قلت احتمالية حدوث كسر هش.

هشاشة: على عكس الصلابة ، كلما زاد الهشاشة ، ستتلف المادة عند تشوه قليل جدًا.

المرونة: قدرة المادة على امتصاص القوة والانحناء في اتجاهات مختلفة والعودة إلى حالتها الأصلية.

اللدونة: بالنسبة إلى المرونة ، كلما كانت اللدونة أفضل ، سيحافظ تشوه المادة على الشكل بعد التشوه.

ليونة: القدرة على الإجهاد والتشوه في اتجاه الطول. بالنسبة للهياكل الزلزالية ، يجب استخدام مواد ذات أداء ليونة جيد.

★ الاتصالات والاختلافات

بعد فهم المفاهيم والخصائص الأساسية ، من المهم فهم الروابط والتمييز بينها من أجل اكتساب فهم عميق لخصائص المواد أو المكونات وتطبيقها بشكل أفضل في حياة الإنتاج العملية.

بادئ ذي بدء ، تختلف تخصصات المواد المختلفة. بشكل عام ، في علم المواد ، تكون صلابة الخزف عالية ، وقوة المعدن عالية ، ولدونة البوليمر جيدة ، وما إلى ذلك ، لأن لديهم هياكل مادية مختلفة (من الميكروسكوب إلى الميكروسكوب) وروابط كيميائية مختلفة ، وهناك الكثير لنتحدث عنه في الذي - التي. يمكنك أن ترى ما يقال فيه أساسيات علم المواد، وهو مكتوب بتفصيل كبير.

1 العلاقة بين القوة واللدونة

تشير القوة إلى أقصى قدر من القوة يمكن أن تتحمله المادة. تشير اللدونة إلى النسبة المئوية للمادة التي يمكن تشويهها إلى أقصى حد. على سبيل المثال ، إذا كان بإمكان قضيب فولاذي أن يتحمل قوة قصوى تبلغ 100 ميجا باسكال ، أي أن قوته 100 ميجا باسكال ، وإذا كان تحت قوة 100 ميجا باسكال ، فإنه يتشوه بنسبة 20٪ ويتكسر ، فإن ليونة القضيب تكون 20٪.

في الصناعة ، هناك حالة نموذجية تتطلب قوة عالية ودونة عالية في المكونات الهيكلية للسيارة. من ناحية ، نريد أن تكون قادرة على تحمل المزيد من القوى ، ومن ناحية أخرى ، نريد أن تكون المكونات الهيكلية قادرة على التشوه إلى حد كبير في حالة حدوث تصادم ، حتى تتمكن من امتصاص الطاقة و حماية الركاب. على سبيل المثال ، نريد أن يكون المكون الهيكلي قادرًا على تحمل ضغط 2,000 ميجا باسكال وفي نفس الوقت يتشوه بنسبة تصل إلى 60٪ بدون كسر. (الطاقة الممتصة = القوة على العضو الهيكلي × درجة تشوه العضو الهيكلي) هذه ، في الواقع ، المتانة. المتانة هي كمية الطاقة التي تمتصها مادة ما أثناء التشوه ويتم تمثيلها عادةً بالتكامل الموجود أسفل المنحنى في اختبار الشد الرسم البياني ، أي المنطقة ، كما هو موضح أدناه.

بشكل عام ، لا يمكن تلبية قوة المادة ومرونتها في وقت واحد ، فهما يشبهان وجهين لعملة واحدة: تؤدي الزيادة في القوة عادةً إلى انخفاض اللدونة. أظهرت الأبحاث أن تشوه البلاستيك للمواد المعدنية يحدث عادة عن طريق الانزلاق المنزلق. أثناء تصلب العمل ، يتشوه المعدن بشكل بلاستيكي ، وتنزلق الحبيبات ، وتصبح الخلع متشابكًا ، مما يتسبب في استطالة الحبيبات وكسرها وتلييفها ، مما يمنع المزيد من التشوه وما يترتب على ذلك من فشل وكسر.

2 المرونة واللدونة نسبيان

المرونة بسيطة ، بعد انسحاب القوى الخارجية يمكن استعادة التشوه بالكامل ؛ اللدونة تعني أن المادة بها تشوه بلاستيكي ، بعد سحب القوى الخارجية ، لا يمكن استعادة التشوه بالكامل ، هناك تشوه بلاستيكي متبقي. على سبيل المثال ، يتم استخدام مؤشر الاستطالة لتقييم ليونة الفولاذ. بعد سحب العينة الفولاذية ، سوف يتعافى التشوه المرن ، بينما تشوه البلاستيك المتبقي ، لذلك يمكن استخدام الاستطالة لتقييم قدرة الفولاذ على التشوه البلاستيكي.

3 الصلابة والليونة واللدونة

أولاً ، الثلاثة مفاهيم تقيس درجة التشوه. الصلابة هي قيمة الحمل / الإزاحة في المرحلة المرنة ، وهي EI ، وهي مقياس للنعومة والصلابة. تعتبر اللدونة والليونة تشوهات في المرحلة غير المرنة ، ويمكن حساب معامل اللدونة كميًا واللدونة مفهوم نوعي.

4 المتانة = القوة + اللدونة

تشير المتانة إلى الطاقة التي تمتصها المادة من القوة إلى الكسر ، وكلما زادت الطاقة المستهلكة لتكسر المادة ، كانت الصلابة أفضل. يعني استهلاك الطاقة أن العمل يجب أن يتم على المادة خارج النظام ، مما يشير بعد ذلك إلى وجود القوة والإزاحة (التشوه). تتميز القدرة على تحمل الإجهاد بالقوة وتتميز القدرة على التشوه باللدونة. لذلك فإن مادة الدكتايل لها مرونة جيدة.