حاسبة الإجهاد القصّي لتحليل التشوه

إنّ الإجهاد القصّي مقياسٌ للتشوّه، يمثّل الإزاحة بين الجسيمات في مادة ما نتيجةً لإجهاد القصّ المُطبّق. وهوَ مُعاملٌ مهمٌ في مجالات علم المواد والهندسة المدنية والهندسة الميكانيكية، إذ يُوفّرُ رؤىً حول ليونة المواد ومرونتها وصلابتها البنيوية.

الخلفية التاريخية

تتجذّر دراسة الإجهاد القصّي في فهم سلوك المواد تحت الأحمال المختلفة. وقد تطوّرت من مُلاحظاتٍ أساسية إلى مفهومٍ أساسيّ في ميكانيكا الوسط المتصل، وهو ضروري لتحليل الإجهاد والتشوّه في المواد والمنشآت.

صيغة الحساب

تُعطى صيغة حساب الإجهاد القصّي (γ) على النحو التالي:

\[ \gamma = \frac{\delta}{l} \]

حيثُ:

• δ هي التشوه بالأمتار،
• l هو الطول الأصلي بالأمتار.

مثال على الحساب

بالنسبة لمادةٍ طولها الأصلي 2 متر، خضعت لتشوّهٍ مقداره 0.05 متر بسبب إجهاد القصّ، يُحسب الإجهاد القصّي كما يلي:

\[ \gamma = \frac{0.05}{2} = 0.025 \]

أهمية وسيناريوهات الاستخدام

يُعدّ الإجهاد القصّيّ حاسماً في تصميم وتقييم سلامة ومتانة المنشآت والمواد. فهو يُساعد المهندسين على فهم كيفيّة تشوّه المواد تحت قوى القصّ، ممّا يُؤثّر على القرارات في اختيار المواد والتصميم الإنشائي وبروتوكولات السلامة.

الأسئلة الشائعة

1. ماذا يُشير الإجهاد القصّي الأعلى؟

   • يُشير الإجهاد القصّي الأعلى إلى تشوّه أكبر تحت إجهاد القصّ، ممّا قد يُشير إلى ليونة المادة أو احتمال فشلها البنيوي تحت ظروفٍ قاسية.

2. ما هو الفرق بين الإجهاد القصّي والإجهاد الطبيعي؟

   • يقيس الإجهاد القصّي التشوّه الناتج عن القوى العاملة بالتوازي مع السطح، مُسبّباً تغيير الشكل دون تغيير الحجم. يقيس الإجهاد الطبيعي التشوّه الناتج عن القوى العمودية على السطح، مُؤثّراً على الطول دون تغيير الشكل.

3. هل يمكن أن يكون الإجهاد القصّي سالباً؟

   • الإجهاد القصّي في حدّ ذاته هو نسبة، وهو عادةً موجب، مُشيراً إلى مقدار التشوّه. ومع ذلك، يمكن تمثيل اتجاه قوى القصّ بعلامات موجبة أو سالبة، مُعكِسة اتجاه الحركة النسبية.

إنّ فهم الإجهاد القصّي أمرٌ حيوي للتنبؤ بسلوك المواد تحت الأحمال، وضمان سلامة وكفاءة التصاميم الهندسية والمواد.