تعريف قانون قوة الشد في الحبل
اختبار الشد هو طريقة لتحديد كيفية تفاعل الجسم عندما يتم تطبيق قوة عليه في حالة التمدد ، عندما يتم شده، يمكن إجراؤها لتقييم قوة المفصل لمكونين أو أكثر ، أو للتأكد من معلمات قوة المادة، على سبيل المثال ، يمكن لاختبار الشد على سيارة جهاز التحكم عن بعد للطفل أن يحدد قوة تفكيك الهواء من غلاف الجسم، و بشكل أكثر جوهرية ، يمكن تحديد خصائص الشد للمادة التي تصنع فيها اللعبة عن طريق اختبار الشد، مثل لعبة شد الحبلالمواد تحت التوتر في القرن السابع عشر ، صرح الفيزيائي البريطاني روبرت هوك بأنه “امتداد ، و بالتالي قوة” ، مشيرًا إلى وجود علاقة خطية بين الامتداد و القوة المطبقة، تم اشتقاق هذا في الأصل للزنبركات و لكن يمكن تطبيقه على المواد الأكثر مرونة.
نص قانون قوة الشد في الحبل
عندما يتم وضع مادة ما تحت التوتر ، فإن القوة المطبقة (الإجهاد) تتناسب مع المقدار الذي تتشوه به المادة (الإجهاد) ، بشرط عدم تجاوز حد المرونة، يتم تعريف هذه الملاحظة من قبل قانون هوك:
F = -kxحيث F هي القوة التصالحية ، و x هي الإزاحة و k هي القوة الثابتة (أو الزنبرك). ضع طريقا اخر،E = الإجهاد / الإجهادالإجهاد هو القوة المطبقة على العينة و ،السلالة هي الاستطالة النسبية للعينة من طولها الأصلي.يعرف E بمعامل يونغ ، و يمثله تدرج منحنى الإجهاد داخل المنطقة الخطية الأولية، هذه قيمة مفيدة للغاية لتعريفها ، لأنها تعطي مؤشرًا واضحًا لمدى تشوه المادة تحت حمولة الشد المطبقة، على سبيل المثال ، يجب أن يحتوي حبل البنجي على معامل يونج منخفضًا بدرجة كافية لضمان أن النطاط سيحقق قفزة طويلة و مثيرة دون تنافر الحبل عند رفع الركود ، لكن معامل يونج مرتفع بما يكفي لضمان أن الحبل صلب بدرجة كافية لإحضار العبور الى السماء قبلها الى الارض
[1]
كيف يتم إجراء اختبار الشد
توفر المعلومات التالية نظرة عامة على الاعتبارات الرئيسية التي يجب مراعاتها عند إجراء اختبار الشد من أي نوع، من الواضح أن كل اختبار سيكون له خصائصه الفريدة ، و ستختلف منهجية الاختبار المحددة بشكل كبير بين المواد.إعداد عينة
لاختبار المواد ، يجب تحضير شرائط العينات ذات العرض و الطول المناسبين ، و السماكة المنتظمة.بالنسبة لاختبار المواد ، يتم تحديد حجم و شكل العينات في المعايير ذات الصلة وي مكن شراء العينات مقطوعة مسبقًا ، أو يمكن شراء قالب القطع.يجب تحضير المكونات المجمعة مسبقًا بطريقة تجعلها تتكيف بسهولة في الاتجاه الصحيح.اختيار القبضة
يجب اختيار المقابض المناسبة التي تمارس ضغطًا موحدًا عبر العرض الكامل لقطعة الاختبار.لتحقيق ذلك ، يجب توخي الحذر للتأكد من أن تجهيزات عينة الاختبار و الإمساك تتماشى بدقة مع محور الإجهاد.تقدم Mecmesin مجموعة شاملة من المقابض و الملحقات متعددة الاستخدامات مع مجموعة متنوعة من إجراءات التثبيت ، بما في ذلك تلك التي تغلق تلقائيًا مع زيادة التوتر (على سبيل المثال ، إسفين أو قبضة هوائية) ، و تلك التي تغلق يدويًا قبل بدء الاختبار (مثل قبضة نائب) .سيؤدي اختيار المرفقات المناسبة عالية الجودة إلى تقليل مخاطر انزلاق العينة أو الفشل المبكر في وجه الفك.من أجل قوة تفكيك المفصل ، تقدم Mecmesin مجموعة من المثبتات المصممة لاستيعاب مجموعة متنوعة من العينات من الأشكال غير المناسبة.اختبار
يجب تطبيق الحمل بمعدل نقل موحد حتى يتم تحديد المعلمة المطلوبة (على سبيل المثال: قوة الشد عند الكسر ،الاستطالة الكلية للمادة بقوة محددة ، إلخ).يجب أن تكون سرعة التقاطع بطيئة بدرجة كافية لالتقاط صورة شد كاملة للمادة ، و لكن سريعة بما يكفي لإكمال العدد المطلوب من اختبارات التكرار خلال إطار زمني معقول.تضمن مجموعة Mecmesin الشاملة من إطارات الاختبار الإلكترونية شبه الأوتوماتيكية المؤتمتة بالكامل تطبيق القوة بدقة ، و التي ، عند دمجها مع إلكترونيات عالية معدل الالتقاط ، تضمن تسجيل ملف الشد للمادة ،المكون بدقة.ضع في اعتبارك أنه لاختبار استطالة مادة قابلة للتمدد بشكل خاص ، ستحتاج إلى إطار اختبار بمسافة سفر طويلة بما يكفي للتأثير على مسافة الاستطالة المطلوبة ، مثل MultiTest 5-x أو MultiTest 5-i أو إذا لزم الأمر ، Mecmesin أكبر إطار اختبار و عمود مزدوج.يجب إجراء اختبار متكرر مناسب لضمان الالتزام بالمعايير ذات الصلة أو الإجراءات الداخلية ، و لضمان الأهمية الإحصائية للنتائج و الاتجاهات المرصودة.النتائج
توفر آلات اختبار Mecmesin درجات متفاوتة من التطور لجمع النتائج و عرضها و استجوابها و تصديرها ، بدءًا من مقاعد الاختبار البسيطة و مجموعات المقاييس إلى الأنظمة المؤتمتة بالكامل التي تعمل على النظام.[2]
قوة الشد مقابل قوة العائد
يستخدم المهندسون قوة الخضوع عند تصميم المنتجات، اذ يضمن الاحتفاظ بالحمل داخل هذه المنطقة أن المنتج في مأمن من الفشل.هذا يعني أن الحمل الأقصى يجب أن يظل أقل من حد مقاومة الخضوع في جميع الأوقات مثل مقدار القوة في علم الفيزياء الطريقة الشائعة للقيام بذلك هي تحديد الحد الأقصى للحمل أولاً.مع الأخذ في الاعتبار خصوصيات المادة المختارة ، تعطي الحسابات الإجابة لمنطقة المقطع العرضي الضرورية.تلعب الهندسة دورًا مهمًا في كيفية تحمل الأحمال العالية.كإجراء احترازي إضافي ، تمت إضافة عامل أمان.عادة ما يكون عامل الأمان في مكان ما بين 1.5 و 2. أبسط طريقة لاستخدامه هي مجرد ضرب أقصى قيمة للحمل في العامل.تضمن إضافة عامل أمان أن الأحمال غير المتوقعة و عيوب المواد لن تؤدي إلى كسر الأجزاء.يعني التصميم لأقصى قوة شد أن الجزء الخاص بك سوف يتشوه بشكل دائم بمجرد تعرضه للحمل المصمم من أجله.قد يتغير التركيب البلوري للمادة و قد تفقد خاصية مهمة.هذا يعني أن المنتج لم يعد له نفس الخصائص التي ربما كانت السبب الرئيسي لاختياره.هناك نقطة مهمة يجب ملاحظتها هنا و هي أن بعض الأدوات مثل السكاكين و المفاتيح يتم تقويتها بالضغط بحيث يمكن أن تكون أقوى وأقرب إلى قيمة قوة الشد النهائية قبل أن تتمكن من كسرها.
[3]
مفهوم اختبار الشد
تقاس مقاومة الشد بإطالة عينة في آلة اختبار عالمية UTM هي آلة اختبار الشد. يتم وضع العينة على جوانب متقابلة باستخدام المشابك. أحد الطرفين ثابت بينما يتم سحب الآخر مع المراقبة في الوقت الحقيقي للقوات.تحدث زيادة مطردة في القوة حتى تصل إلى النقطة التي تنكسر فيها العينة ، يكون تسجيل بيانات اختبار الشد ثابتًا طوال العملية.تتكون آلة اختبار الشد هذه من ميزات مثل التحكم الآلي المؤازر (الكهروهيدروليكي) ، و الحصول على البيانات ، و القياس التلقائي ، و عرض الشاشة ، و حساب نتيجة الاختبار.ثم يتم تقسيم القوة القصوى المطبقة على منطقة المقطع العرضي للحصول على أقصى ضغط تعرضت له. هذا الضغط الأقصى هو قيمة أقصى قوة شد.[4]وحدة SI لقوة الشد القصوى هي N / m 2 أو Pascal ، مع التعبير عن الأعداد الكبيرة في MPa.
