الإجهاد Stress والإنفعال Strain

المرونة Elasticity

هى قدرة المادة على إسترجاع شكلها أو حالتها الأصلية بعد زوال القوى المؤثرة عليها. ومن أمثلة المواد المرنه الإسفنج Sponge ، كرة التنس Tennis Ball ، النابض أو الياي Spring .

.

Elasticity is the ability of a body to resist a distorting influence and to return to its original size and shape when that influence or force is removed. Solid objects will deform when adequate forces are applied on them. If the material is elastic, the object will return to its initial shape and size when these forces are removed.

*

الإجهاد Stress والإنفعال Strain

عند التأثير بقوى معينة على المواد المرنة تقع تحت إجهاد ينتج عنه إنفعال ، هذا الإنفعال يكون إما بالزيادة فى طولها وحجمها أو بالنقصان وكذلك قد يؤدي هذا الإنفعال إلى تغير فى الشكل .

*

تعريف الإجهاد Stress ورمزه σ

 

هو القوة المؤثرة عموديا على وحدة المساحة .

Stress is defined as the force per unit area of a material.

σ = F/A

حيث أن Where :

  • قيمة σ هي الإجهاد Stress .
  • و F هي القوة Force Applied .
  • و A هي مساحة مقطع الجسم Cross Sectional Area of The Object .

.

تعريف الإنفعال Strain ورمزه ε 

هو إستجابة المادة للقوة المؤثرة عليها فقد يكون تغيراً فى الطول أو الحجم أو الشكل. بمعنى آخر يمكن القول أن الإنفعال هو التغير فى الطول بالنسبة إلى الطول الأصلى أو التغير فى الحجم بالنسبة للحجم الأصلى .

*

Strain Definition

Normal stress on a body causes change in length or volume and tangential stress produces change in shape of the body. The ratio of change produced in the dimensions of a body by a system of forces or couples, in equilibrium, to its original dimensions is called strain.

*

ε = DL / L

حيث L هو الطول الأصلى ، أما DL هوالتغير فى الطول .

أو

ε = DV / V

حيث V هو الحجم الأصلى ، أما DV هو التغير فى الحجم .

*

أنواع الإنفعال Types of Strain 

للإنفعال ثلاثة أنواع تبعا لنوع التغير الحادث في الجسم والإجهاد Stress المطبق ، والأنواع هي:

  • إنفعال طولي Longitudinal Strain .
  • إنفعال حجمي Volume Strain .
  • إنفعال قصي Shearing Strain .

.

.

Strain is of three types depending upon the change produced in a body and the stress applied. The three types of strain are:

* Longitudinal Strain

* Volume Strain

* Shearing Strain

Longitudinal Strain : It is the ratio of the change in length of a body to the original length of the body. If L is the original length of a wire or a rod and the final length of the wire or the rod is L+ΔL under the action of a normal stress, the change in length is ΔL.

.

إنفعال حجمي Volume Strain

إنفعال قصي Shearing Strain

*

قانون هوك Hooke’s Law

ينص قانون هوك على أن : الإستطالة (الإنفعال) الناتجة في سلك تتناسب تناسبا طرديا مع قوى الشد المؤثرة عليه .

أو

إذا أثرنا على سلك طول L بقوة F فسوف يحدث له إستطالة مقدارهاDL ، وكلما زادت القوة تزداد معها الإستطالة أى أن القوة دالة في الإستطالة .

*

منحنى المرونة Elasticity Curve

المادة المرنة لها حد المرونة Elastic Limit ولابد وإن حدث لها تشوهات مع زيادة قوة الشد ، تصل هذه التشوهات إلى قطع المادة نفسها إذا تعدت القوة حداً معيين . ولذلك يمكن أن نقسم سلوك المادة مع قوة الشد إلى أربع مراحل وبمعنى آخر برسم العلاقة بين الإجهاد والإنفعال للمادة المرنة فنجد أنها تمر بأربعة مراحل :

  1. المرحلة الأولى مرحلة المرونة وفيها تخضع المادة إلى قانون هوك وتحتفظ فيها المادة بكامل مرونتها ويكون لديها القدرة التامة على إستعادة شكلها أو حالتها الأصلية .
  2. المرحلة الثانية مرحلة الخضوع وفيها نلاحظ زيادة الإنفعال رغم ثبوت الإجهاد وفى هذه المرحلة لا تخضع المادة إلى قانون هوك ولا تستطيع المادة إستعادة شكلها أو حالتها الأصلية بعد زوال القوة المؤثرة عليها .
  3. المرحلة الثالثة مرحلة اللدونة وفيها لا تستطيع المادة إستعادة كامل شكلها أو حالتها الأصلية ولكن يحدث تشوهات طفيفة فى شكل المادة بعد زوال القوة المؤثرة عليها .
  4. المرحلة الرابعة مرحلة القطع وفى هذه المرحلة تحدث تشوهات كبيرة في المادة تؤدى في النهاية إلى القطع أو الإنهيار Failure .

*

مقياس الإنفعال Strain Gauge

مقياس الإنفعال Strain Gauge هو أداة تستخدم لقياس انفعال الأجسام. اخترعه إدوارد سيمونز Edward E. Simmons وآرثر رج Arthur Claude Ruge عام 1938م. يتكون النوع الشائع منه في أبسط صوره من رقاقتين مرنتين عازلتين (تظهران بالمساحة الرمادية في الصورة) تدعمان شبكة معدنية (تظهر باللون الأزرق في الصورة). ويثبت مقياس الانفعال على الجسم المراد قياس انفعاله باستخدام مادة لاصقة مناسبة، مثل سيانو أكريلات Cyanoacrylate . عندما ينفعل الجسم، ينفعل معه المقياس محدثا تغير في مقاومته الكهربائية. وتتعلق هذه المقاومة الكهربائية – التي تقاس باستخدام قنطرة وهيتستون Wheatstone Bridge – بالإنفعال بمقدار أو بكمية تعرف بمعامل المقياس Gauge Factor . (المصدر: ويكيبيديا)

.

مقياس انفعال بسيط. هذا المقياس حساس للإنفعال في الاتجاه الرأسي (في اتجاه الطول أو الضلع الأكبر) أكثر من الاتجاه الأفقي (في اتجاه العرض) . وتساعد الأسهم حول المنطقة الفعالة (منطقة الشبكة المعدنية الرقيقة) في تثبيت المقياس بالشكل الصحيح عند الاستخدام.

القياس باستخدام حساس انفعال داخل قنطرة وهيتستون Wheatstone Bridge

محاكاة متحركة تبين تغير المقاومة الكهربية مع تغير طول حساس الإنفعال

*

مصطلحات

حساسات الإنفعال الأومية – حساسات الإنفعال المقاومية

Resistive Strain Sensors – Stress

*

اضغط هنا لتتابع صفحتنا علي الفيس بوك

***************************************************************

handwave-yellow

مواضيع ذات صلة

.

***************************************************************

ملاحظة

إذا كان لديك مقالة تريد نشرها أو لديك تعديل أو اقتراح جيد ، فمن فضلك سجل اقتراحك في تعليق علي الموضوع .

أو راسلنا  علي البريد التالي لنشر مقال خاص بك : info@inst-sim.com

مكتبة محاكاة الأجهزة

Share this...شارك المقالة
Share on Facebook
Facebook
Share on Google+
Google+
Tweet about this on Twitter
Twitter
Share on LinkedIn
Linkedin

**************************************

ملاحظة

  • إذا كان لديك مقالة تريد نشرها أو لديك تعديل أو اقتراح جيد ، فمن فضلك سجل اقتراحك في تعليق علي الموضوع .
  • أو راسلنا علي البريد التالي لنشر مقال خاص بك : info@inst-sim.com

مكتبة محاكاة الأجهزة

أترك تعليق