تجربة شد الفولاذ

الغاية من التجربة : تحديد مدى مقاومة الفولاذ لاجهادات الشد و اظهار العلاقة بين الاجهـاد        والتطاول النسبي لقضيب الفولاذ بشكل خط بياني و تعيين عامل المرونة و اجهاد حد الانكسار.

ملخص التجربة: نطبق قوة شد على قضيب الفولاذ الذي طوله L و مقطعه A بشكل متزايد      و مستمر حتى انقطاع العينة و يكون الجزء المعرض للشد يساوي 5D حيث D قطر المقطع .

نقيس من التجربة كل من القوى و التطاولات فاذا كانت القوى في كل لحظة P₁ التطاول عندها يساوي L₁ يمكننا تعيين الاجهاد بالعلاقة σ = P₁ / A₁  

حيث نلاحظ تغير في المقطع في منطقة معينة و يتضيق مع تزايد القوة حتى الانقطاع و يحسب التشوه بالعلاقة ε = ΔL / L

يحسب معامل المرونة الطولاني من قانون هوك في المرحلة المرنة بالعلاقة  E = σ / εوترسم الآلة مخطط العلاقة بين P و ΔLالذي يحاكي مخطط العلاقة بين ε  و σ

نرى على هذا المخطط 3 مراحل:

1- المرحلة المرنة: في هذه المرحلة تزداد التشوهات مع تزايد القوة المطبقة وتكون العلاقة خطية من الدرجةالأولى وتمثل هذه المرحلة الجزء المستقيم على الخط البياني وفق قانون هوك

تتميز هذه المرحلة أن طول النموذج يعود كما كان عليه بعد ازالة القوة المطبقة دون أي أثر للتشوه و نسمي في هذه المرحلة الاجهاد باجهاد حد المرونة.

تعريف اجهاد حد المرونة: هو أكبر اجهاد يمكن أن تتحمله النقطة دون أي أثر للتشوه بعد ازالة القوة المطبقة .

2- المرحلة اللدنة : تبدأ التغيرات في الفولاذ بازدياد مع ثبات تقريبي للقوة المطبقة حيث تحدث تذبذبات في القوى زيادة أو نقصان عن حد المرونة و تحصل تشققات في قشرة النموذج المجرب و لا تكون العلاقة خطية و عند ازالة القوة لا تزول كامل التشوهات بل تبقى بعض التشققات و تظهر المرحلة اللدنة على المخطط بشكل مذبذب و نسمي القيمة التي يصل لها الاجهاد بحد الخضوع .

3- مرحلة الانكسار : تبدأ الاجهادات بتزايد مع وجود تشوه نسبي الا أن مقدار هذا التشوه أكبر و أسرع من المرحلتين السابقتين و تصل الاجهادات الى قيمتها العظمى عند النقطة ذروة المخطط و بعد ذلك يتضيق مقطع العينة في المنطقة ما و يزداد هذا التضيق مع ازدياد القوة بعد الانقطاع و يكون اجهاد حد الانكسار = قوة الانكسار\ مساحة المقطع

يجب التفريق بين الاجهاد الهندسي و الاجهاد الفعلي :

الاجهاد الهندسي : σ = P / A₀   حيث A₀ مساحة مقطع العينة الأولي

الاجهاد الفعلي : = P / A σ   حيث A مساحة مقطع العينة الفعلي

العلاقة بين الاجهاد و التشوه متشابهة بشكلها العام بين معظم أنواع الفولاذ بالمرحلة المرنة أي أن ميل المستقيم تقريباً واحد الا أن مقدار التشوه النسبي يكون مختلفاً في المرحلة اللدنة ومرحلة الانكسار من نوع لآخر حسب نسبة الكربون.