تحليل الإجهادات: الفرق بين النسختين

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.

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>

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>

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>

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