كيف يتم حساب قيمة إجهاد الخضوع للمعادن؟

 يُمكن حساب قيمة إجهاد الخضوع (Yield Strength) للمعادن والحصول عليها بقيمة تقديرية، وذلك من خلال رسم بياني يُمثِّل نتائج اختبار الشد (Tensile Test)، حيث تُمثل النقطة التي ينحرف عنها تصاعد المنحنى البياني قيمة إجهاد الخضوع للمعدن. 

يتم رسم الرسم البياني أو الحصول عليه من خلال أجهزة اختبار الشد الحديثة مباشرة أو بأخذ قراءة القوى المطبّقة على المعدن كلما تتغير القوة المؤثرة على المعدن، مع حساب مقدار التمدد الذي يتمدد به المعدن كلما تغيَّرت قراءة القوى، أو قراءة الطول الذي يصبح عليه المعدن كلما تغيرت القوة. 

• سبب الحصول على قيمة إجهاد الخضوع كقيمة تقريبية يعود سبب الحصول على قيمة إجهاد الخضوع كقيمة تقريبية من الأجهزة أو من خلال الرسم، وذلك لأن الرقم المقروء من الرسم لا يكون محسوباً بدقة صحيحة وفق قانون محدد، وكلما كانت القراءات المأخوذة للتمثيل البياني أكثر كانت القراءات أقرب للدّقة. 

إضافةً إلى أنه من الممكن أن تتأثر قيمة القراءة المأخوذة من الأجهزة مباشرة بسبب اختلاف الظروف المحيطة بالاختبار أو المعدن نفسه، كأن يكون المعدن متسخاً في تجربة ما، وفي تجربة مشابهة يكون نظيفاً، أو يكون هنالك اختلاف في درجات الحرارة، وغيرهم من العوامل الفيزيائية التي من الممكن أن تؤثر على القيم المأخوذة خلال القيام باختبار الشد (Tensile Test). 

 

• طريقة رسم التمثيل البياني لاختبار شد على معدن ما بطريقة يدوية وإيجاد قيمة إجهاد الخضوع للمعدن 1-

 قم بأخذ قراءة القوى التي يتم تطبيقها على المعدن من الجهاز مع ضرورة أخذ قيمة الطول الجديدة للمعدن مع قراءة القوة المأخوذة بنفس الوقت، ويجب أخذ قراءات لا تقل عن عشرة تقريباً، وكلما زادت القراءات كانت النتيجة أقرب للدقة والصواب. 

2- قم بحساب مقدار الإجهاد (Stress) لكل قوة من خلال تطبيق قانون الإجهاد، والذي يمثّل مقدار القوة المؤثرة بالباسكال على المعدن مقسوماً على مساحة المقطع العرضي الأصلية للمعدن، ومثِّل القيم الناتجة على محور الصادات (Y-axis). 

3- قم بحساب مقدار التمدد (Stress Strain) والذي يمثّل قيمة الطول الجديدة للمعدن مقسوماً على الطول الأصلي للمعدن، ومثّل تلك القيم على محور السينات (X-axis). 

4- بعد وضع القيم التي تم إجراء الحسابات لها على الرسم البياني، يصبح لديك تمثيل واضح لطريقة تفاعل المعدن مع قوى الشد المؤثرة عليه ومشابه للشكل الموجود في الرابط أعلاه، حيث بإمكانك الحصول على أكثر من قيمة تتعلق بالمعدن، أهمها إجهاد الخضوع (Yield Strength) ومقاومة الشد (Tensile Strength) ومعامل المرونة (Modulus of Elasticity). 

5- بإمكانك الحصول على قيمة إجهاد الخضوع بالنظر من خلال التمثيل البياني الذي رسمته، وكلما كان الرسم دقيقاً والحسابات أكثر دقّة، كلما كانت النتائج التي حصلت عليها أقرب للدقّة والصواب، وكان مقدار الخطأ بسيط جداً. 

• وبإمكانك معرفة المزيد عن إجهاد الخضوع والفرق بينه وبين مقاومة الشد من خلال الجواب المقدّم على السؤال الآتي: 

ما هو الفرق بين إجهاد الخضوع ومقاومة الشد؟