تحليل الإجهادات: الفرق بين النسختين

تم إضافة 25 بايت ، ‏ قبل سنة واحدة
ط
ط (بوت:صيانة V4.2، أزال بذرة)
'''تحليل الإجهادات''' (أو تحليل الإجهاد والانفعال) هو تخصص هندسي يستخدم طرقًا عديدة لتحديد الإجهادات والانفعالات في المواد والهياكل المُعرّضَة للقوى. في الميكانيكا الاستمرارية، يُعرف الإجهاد بأنه كمية مادية تعبر عن القوى الداخلية التي تؤثر بها جسيمات المواد المستمرة المجاورة على بعضها البعض، ويُعرف الانفعال بأنه قياس تشوه المادة.
 
بمعنى بسيط، يمكننا تعريف الإجهاد بأنه قوة المقاومة لكل وحدة لكل وحدة مساحة، والتي يوفرها الجسم ضد التشوه. الاجهادالإجهاد هو نسبة مقدار القوة المطبقة على مساحة المقطع العرضي (الإجهاد= القوة ÷ مساحة المقطع العرضي). الانفعال هو نسبة التغير في الطول إلى الطول الأصلي، عند تطبيق قوة خارجية على جسم ما (الانفعال= تغير في الطول ÷ الطول الأصلي).
 
يُعد تحليل الإجهادات مهمة أساسية يقوم بها المهندسون المدنيون والميكانيكيون ومهندسو الطيران المعنيون بتصميم هياكل انشائية مختلفة الأحجام، كالأنفاق والجسور والسدود والطائرات وأجسام الصواريخ والأجزاء الميكانيكية، وحتى أدوات المائدة والمشابك. يُستخدم تحليل الإجهادات أيضًا في صيانة مثل هذه الهياكل، وفي دراسة أسباب الفشل الانشائيالإنشائي.
 
عادة ما يُستهّل تحليل الاجهادات بوصف هندسي للهيكل وخصائص المواد المستخدمة في أجزائه وكيفية وصل الأجزاء والقوى القصوى والاعتيادية المتوقع تطبيقها على الهيكل. عادة ما تكون بيانات الناتج وصفًا كميًا لكيفية انتشار القوى المُطبقَة في مختلف أنحاء الهيكل، ما يؤدي إلى حدوث إجهادات وانفعالات وانحرافات في الهيكل بأكمله وجميع أجزائه. يبحث التحليل في القوى التي تختلف مع الوقت، كاهتزازات المحرك أو حمل السيارات المتحركة. في هذه الحالة، تكون الإجهادات والتشوهات عبارة عن اقترانات زمان ومكان.
يُعنى تحليل الإجهادات بالأجسام الصلبة خاصة. تُعنى ميكانيكا الموائع بدراسة الإجهادات في [[سائل|السوائل]] [[غاز|والغازات]].
 
يعتمد تحليل الإجهاد على الفحص الدقيق لخصائص مواد [[ميكانيكا|الميكانيكا]] الاستمرارية، وهي أن جميع خصائص المواد متجانسة على مستويات صغيرة بما فيه الكفاية. بالتالي، حتى أصغر جسيم يؤخذ بعين الاعتبار أثناء تحليل الإجهادات ما يزال يحتوي على عدد هائل من الذرات، وتمثل خصائص الجسيم قيمًا متوسطة لخصائص تلك الذرات.<ref name="Smith">Donald Ray Smith and Clifford Truesdell (1993) [https://books.google.com/books?id=ZcWC7YVdb4wC&pg=PA97 "An Introduction to Continuum Mechanics after Truesdell and Noll". Springer.] {{ISBNردمك|0-7923-2454-4}}</ref>
 
في تحليل الإجهادات، لا يتغاضى المرء عادة عن الأسباب المادية للقوى أو الطبيعة الدقيقة للمواد. بدلًا من ذلك، يفترض الشخص أن الإجهادات مقترنة بانفعالات المادة من خلال معادلات تكوينية معروفة.
 
وفقًا [[قوانين نيوتن للحركة|لقوانين نيوتن للحركة]]، يجب موازنة أي قوى خارجية مُطبقَة على نظام بقوى رد فعل داخلية، أو إحداث تسارع في الجسيمات الموجودة في الجزء المتأثر. في جسم صلب، يجب أن تتحرك جميع الجسيمات في تناسق شديد للحفاظ على الشكل الكلي للجسم. يترتب على ذلك أن أي قوة مُطبقَة على جزء واحد من جسم صلب من شأنها أن تُحدِث قوى رد فعل داخلية تنتشر من جسيم إلى آخر خلال جزء ممتد من النظام. بوجود استثناءات نادرة جدًا(كالمواد الممغنطة بالحديد أو الأجسام على نطاق الكوكب)، تُعزى القوى الداخلية إلى تفاعلات قصيرة المدى بين الجزيئات، وبالتالي تظهر كقوى احتكاك سطحية بين الجسيمات المتجاورة، أي كالإجهاد.<ref name="Liu">I-Shih Liu (2002), [https://books.google.com/books?id=-gWqM4uMV6wC&pg=PA43 "Continuum Mechanics"]. Springer {{ISBNردمك|3-540-43019-9}} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200420151845/https://books.google.com/books?id=-gWqM4uMV6wC&pg=PA43 |date=20 أبريل 2020}}</ref>
 
=== المشكلة الأساسية ===
تتلخص المشكلة الأساسية في تحليل الإجهادات بتحديد توزيع الإجهادات الداخلية في أنحاء النظام، في ضوء تأثير القوى الخارجية التي تؤثر عليه. مبدئيًا، يعني هذا تحديد ممتد الإجهاد لكوشي في كل نقطة، ضمنًا أو صراحة.
 
قد تكون القوى الخارجية جسمية (كالجاذبية الأرضية أو المغناطيسية)، وتؤثر على سائر حجم المادة، أو أحمال مركزة (كالاحتكاك بين محور ومحمل، أو وزن عجلة قطار على قضيب)، والتي يُتصوَّر أنها تؤثر على مساحة ثنائية الأبعاد، أو على طول خط، أو على نقطة واحدة. تخلف نفس القوة الخارجية المحصلة تأثيرًا مختلفًا على الإجهاد الداخلي استنادًا إلى ما إذا كانت مركزة أو منتشرة.<ref name="Irgens">Fridtjov Irgens (2008), [https://books.google.com/books?id=q5dB7Gf4bIoC&pg=PA46 "Continuum Mechanics"]. Springer. {{ISBNردمك|3-540-74297-2}} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200418164431/https://books.google.com/books?id=q5dB7Gf4bIoC&pg=PA46 |date=18 أبريل 2020}}</ref>
 
=== أنواع الهياكل ===
 
== طرق تجريبية ==
يمكن إجراء تحليل الإجهاد تجريبيًا بتطبيق القوى على عنصر اختبار أو هيكل انشائي ثم تحديد الإجهاد الناتج باستخدام أجهزة الاستشعار. في هذه الحالة، تُعرف العملية على نحو أكثر صحة بالفحص (الإتلافي أو اللاإتلافي). يمكن استخدام الوسائل التجريبية في الحالات التي تكون فيها الطرق الحسابية معقدة أو غير دقيقة. تُستخدم معدات خاصة ملائمة للأسلوب التجريبي لتطبيق الحمل الساكن أو المتحرك.<ref>{{citeاستشهاد webويب
| url = http://www.ramsay-maunder.co.uk/knowledge-base/glossary/hyperstatic-stress-fields/
| title = Hyperstatic Stress Fields