Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.
‫أبدان السيارات‬‫ثاني سيارات‬                     ‫وسام حسن الصكيري‬
‫2‬                                                                         ‫نبذة تارٌخٌة عن صناعة السٌارات‬           ‫إن...
‫3‬    ‫ومنذ الحرب العالمٌة األولى اتضحت مالمح صناعة السٌارات لتلبً حاجة مستخدمٌها فقد اُبتكر كاتم االهتزاز ولوحة‬     ‫ال...
‫4‬                                                 ‫التصامٌم الخاصة بهٌكل المركبة‬  ‫اثتت الواقع إن قوة المحرك شرط مهم لك...
‫5‬                                                                                           ‫التغلب على مقاومة الهواء‬‫♦...
‫6‬     ‫إنتاج سٌارة مصنعة بالكامل من مواد بالستٌكٌة خفٌفة استخرجت من النفط (ؼٌر أن هذه الصناعة تسبب أضرار بٌبٌة‬     ‫كبٌ...
‫7‬                                                                                ‫استخدامات ستائك الصلب ( الفوالذ ):‬   ...
‫8‬                                                                                                ‫‪ -C‬حدٌد الزهر‬      ...
‫9‬                                            ‫المعادن الغٌر حدٌدٌة‬                                                     ...
‫10‬                                                       ‫اللدابن‬‫ٌطلق على المادة العضوٌة أالصطناعٌة (التركٌبٌة ) أسم ا...
‫00‬‫3- ترتتط معظم قواعد الدٌنامٌكا الهوائٌة تقوتً الدٌنامٌكٌة الهوائٌة األساسٌتٌن التً إحداهما هً قوة السحب تٌن‬         ...
‫20‬                                                   ‫خواص المواد الهندسٌة‬        ‫تعتتر الخواص للمواد هً الصفات والمقا...
‫30‬     ‫3- المرونة /هً قاتلٌة المادة على استعادة شكلها األصلً تعد حدوث التشوه عند زوال القوى الخارجٌة المإثرة‬          ...
‫40‬                                                                                ‫3- اختبارات متكررة (متغٌرة )‬ ‫وتعنً ...
‫50‬                                                                 ‫2-االنفعال اللدن / وفٌه ٌحتفظ الجسم بالشكل الجدٌد‬  ...
‫60‬       ‫إن قٌم )‪ (E‬التقرٌبٌة لمواد مختلفة معطاة فً الجدول اآلتً . هذه القٌم قد تتغٌر مع تركٌب المادة ومع المعامالت‬ ...
‫70‬                                                ‫هذا التناسب ٌعرف بمعامل المرونة أو معامل ٌونك وٌرمز له ب )‪(E‬‬      ...
‫80‬‫كال من اإلجهاد واالنفعال ٌتم الحصول علٌها عن طرٌق قسمة الحمل واالستطالة من عوامل ثاتتة، سٌكون لمنحنى‬‫الحمل واالستطال...
‫90‬                                                     ‫𝛔‬                           ‫مقاومةالشد‬                       ...
‫12‬                                                                                               ‫مثال 2‬ ‫طول ذراع مكبح...
‫02‬                                                                                               ‫مثال4‬ ‫عمود مكبح فوال...
‫22‬                                                                                                             ‫مثال6‬‫ح...
‫32‬                                                                                                                      ...
‫42‬                                                           ‫إجهاد القص‬     ‫إن إجهاد القص ٌختلؾ عن إجهادي الشد و االن...
‫52‬                               ‫=𝝉‬                           ‫فً حالة حدوث القص فً مستوٌٌن (قص مزدوج)‬          ‫العا...
‫62‬                                                                                                      ‫مثال2‬     ‫قوة...
‫72‬                                                             ‫إن تؤثٌر القوة على اللولب ٌحدث القطع فً مقطعٌن‬         ...
‫82‬                                                ‫إجهاد االنحناء‬ ‫فً جمٌع التطبٌقات الهندسٌة تكون اؼلب األجزاء تحت تؤث...
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
ابدان نظري
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

ابدان نظري

car body theoretical educational briefcase - second year - machine & equipment dept.

  • Login to see the comments

ابدان نظري

  1. 1. ‫أبدان السيارات‬‫ثاني سيارات‬ ‫وسام حسن الصكيري‬
  2. 2. ‫2‬ ‫نبذة تارٌخٌة عن صناعة السٌارات‬ ‫إن تارٌخ السٌارات ٌرجع إلى عام 5671 عندما استطاع ضابط بالجٌش الفرنسً بناء أول سٌارة تسٌر ذاتٌا ً‬ ‫وبمحرك بخاري على األرض . السٌارة تتكون من منصة مسطحة مركبة من ثالث عجالت تسحبها ؼالٌة كبٌرة وثقٌلة‬ ‫مصنوعة من حدٌد الزهر ٌتم تؽٌٌر وضعها مع تؽٌر اتجاه العربة وكانت سرعتها ال تزٌد عن 5 كم/ساعة‬ ‫وأستطاع المهندس األمانً (دٌملر) عام 3881تصمٌم محرك بنزٌن ناجح ذو أسطوانة واحدة بحجم 3‪ 565cm‬وٌدور‬ ‫بسرعة 036 دورة / دقٌقة و السٌارات التً أنتجها سمٌت مرسٌدس‬ ‫وفً عام 6881صمم كارل بنز مركبة بثالث عجالت تدار بمحرك احتراق داخلً و سرعتها 81كم / ساعة‬ ‫فً عام 0981قام كل من االٌرلندي دنلوب (‪ ) Dunlop‬واألخوة مٌشالن (‪ ) Michlen‬باستنباط نوع جدٌد من‬ ‫اإلطارات المنفوخة التً تشبه اإلطارات المستخدمة حالٌا ً .‬ ‫فً عام 1091أتبع مصنع اولدز مبٌل نظام اإلنتاج التجمٌعً‬ ‫فً عام 3091ابتكر فورد نظام الحزام الناقل فً نقل األجزاء‬‫فً عام 6091أصبح إنتاج وتجارة السٌارات عمالً مرموقا ً وقد كانت أبدان السٌارات تصنع من الخشب والمعدن وأُعتمد‬ ‫النفط األبٌض فً اإلضاءة .‬ ‫فً عام 8091تؤسست شركة جنرال‬ ‫فً عام 1191ظهرت شركة شفرولٌت‬ ‫فً العقدٌن األولٌن من القرن الماضً أخذت السٌارات تتطور فقد اُبتكر المقود‬
  3. 3. ‫3‬ ‫ومنذ الحرب العالمٌة األولى اتضحت مالمح صناعة السٌارات لتلبً حاجة مستخدمٌها فقد اُبتكر كاتم االهتزاز ولوحة‬ ‫البٌان والجسم المؽلق ومضادات الرٌح واإلطارات وفً العشرٌنات حلت معظم المشاكل المٌكانٌكٌة إذ تكامل المحرك‬ ‫وتطورت صناعة الفوالذ والمطاط والوقود .فالسٌارات المنتجة عام 9191كانت ٪09 منها مكشوفة الؽطاء وفً عام‬ ‫0391أصبحت ٪09 منها مؽلقة لكً تالءم الظروؾ المناخٌة .‬ ‫وفً عام 7391ظهرت السٌارة (فوكس واكن ) طراز الخنفساء تم صناعة الدفعة األولى منها وكان عددها (012)‬ ‫سٌارة إن الشكل الخارجً لهذه السٌارة لم ٌتؽٌر منذ البداٌة على الرؼم من التطور الذي صاحب األجزاء الداخلٌة ..‬ ‫وتمتاز السٌارات الحدٌثة بالعدٌد من المالمح الفنٌة والتكنولوجٌة وهً أكثر من أن تحصى منها ماٌؤتً :-‬ ‫أما سٌارة المستقبل فؤن مالمحها مقرونة بقوة وكفاءة المحرك و نوعٌة الوقود النظٌؾ المستخدم وانسٌابٌة الحركة إذ‬ ‫ٌعمل المهندسون على تصامٌم تعتمد الطاقة الشمسٌة والطاقة الكهربابٌة والهٌدروجٌن أو السٌارات الهجٌنة من حٌث‬‫الوقود المستخدم وعلى تحسٌن تصامٌم البدن ألستؽالل مقاومة الهواء فً تقلٌل أستهالك الوقود وعلى توفٌر وسابل آمان‬ ‫أكثر وثوقٌة .‬
  4. 4. ‫4‬ ‫التصامٌم الخاصة بهٌكل المركبة‬ ‫اثتت الواقع إن قوة المحرك شرط مهم لكنه غٌر كافً إلنتاج سٌارة عالٌة المواصفات تحقق رغتات المستخدم إذ ٌنتغً‬ ‫على السٌارة إن تشق طرٌقها تسهولة وسالسة عتر الطرٌق و أن تكون متماسكة ثاتتة والدٌنامٌكٌة الهوائٌة تهتم تدراسة‬ ‫القوى المإثرة على جسم ما أثناء حركته فً الهواء أو أي نوع آخر من الغازات. لذا تداء المهتمون تصناعة السٌارات‬‫وتصامٌمها تدراسة تؤثٌر الهواء أو ما ٌسمى علم حركة الهواء (الدٌنامٌكٌة الهوائٌة)الذي ٌهدف إلى خلق ظروف محٌطة‬ ‫مناستة للسٌارة لتحقٌق تماسك قوي وإضعاف قوى اإلعاقة قدر اإلمكان‬ ‫قواعد الدٌنامٌكا الهوائٌة‬ ‫ْ‬ ‫ترتتط معظم قواعد الدٌنامٌكا الهوائٌة تقوتً الدٌنامٌكٌة الهوائٌة األساسٌتٌن وهما: الرَّ فع والسَّحب‬ ‫َّ ْ‬ ‫قوة الرفع‬ ‫وٌمكن شرح قوة الرفع تمقدرة السطح االنسٌاتً على تحوٌل اتجاه الهواء إلى أسفل. وٌحول السطح االنسٌاتً اتجاه‬‫الهواء من خالل زاوٌة التقوس تاإلضافة إلى لقاء الهواء عند زاوٌة معٌنة. وٌنص القانون الثالث من قوانٌن الحركة على‬‫أن كل فعل له رد فعل مساو له فً المقدار ومضاد له فً االتجاه. وعندما ٌقوم السطح المنساب تتحوٌل اتجاه الهواء إلى‬ ‫أسفل، فإن رد الفعل لهذه الحركة ٌدفع هذا السطح المنساب إلى أعلى ـ ومن ثم ٌنتج قوة الرفع .‬ ‫قوة السحب.‬ ‫َّ‬ ‫وهً قوة دٌنامٌكٌة هوائٌة تقاوم الحركة األمامٌة للجسم. وٌإثر شكل الجسم تقدر كتٌر على مقدار السحب. وٌطلق على‬ ‫األجسام التً ٌتولد عنها أقل قدر من السحب أجسام الخط االنسٌاتً أو األجسام الخالٌة من الدٌنامٌكٌة الهوائٌة. وٌتنً‬ ‫المصممون الطائرات تحٌث ٌكون السحب فٌها أقل قدر ممكن. وتحتاج الطائرات ذات السحب المنخفض إلى محركات‬‫أقل طاقة، كما ٌحسن السحب المنخفض أٌضًا من أداء الطائرة. وٌنطتق هذا المفهوم على الناقالت والمركتات والقطارات‬ ‫ألنها تواجه سحتًا وٌوجد نوعان من السحب وتإثر هاتان المقاومتان على جمٌع األجسام المتحركة‬ ‫1-السحب االحتكاكً‬ ‫ٌتولد متاشرة تٌن سطح الجسم وطتقة الهواء الرقٌقة المتاخمة له وٌطلق على طتقة الهواء تلك اسم الطتقة المتاخمة.‬ ‫وٌحدث االحتكاك فً جمٌع الظروف عندما تنزلق طتقة من وسط مائع على طتقة أخرى منه. وتتحرك جزٌئات الهواء‬ ‫فً الطتقة المتاخمة ألي جسم تإحدى طرٌقتٌن:‬ ‫‪ -A‬مسارات منتظمة موازٌة للسطح‬ ‫‪ -B‬مسارات غٌر منتظمة‬ ‫وٌطلق المهندسون على الحركة المنتظمة للجزٌئات اسم االنسٌاب الطتقً، تٌنما ٌعرف السرٌان غٌر المنتظم تاسم الدفق‬ ‫المضطرب. وٌزٌد الدفق المضطرب من السحب االحتكاكً‬ ‫2-السحب الشكلً‬ ‫ً‬ ‫ٌنتج عندما ٌنفصل الهواء المنساب عند مروره تجسم ما منتجا ً دوامات هوائٌة. وهً تؤخذ طاقتها من الجسم مستتة‬ ‫َّ‬ ‫السحب الشكلً، وتهذا تقلل من سرعة الجسم المتحرك. وٌحدث السحب الشكلً فً األجسام ذات األشكال عدٌمة الخط‬ ‫االنسٌاتً. وعلى ستٌل المثال، ٌشعر سائق سٌارة تسٌر خلف شاحنة كتٌرة تتحرك تسرعة شدٌدة أن سٌارته تهتز‬ ‫تالدوامات الهوائٌة الناتجة عن الشاحنة غٌر ذات الخط االنسٌاتً.‬
  5. 5. ‫5‬ ‫التغلب على مقاومة الهواء‬‫♦إن أي جسم ٌتحرك تسرعة ما ٌعانً من مقاومة الهواء التً تنقص من سرعته وتنتج المقاومة من عدة عوامل أهمها ’‬ ‫اصطدام الهواء متاشرة مع مقدمة الجسم وهٌكله وانقسام الهواء وتوزعه على جوانب الجسم مما ٌخلق فرق تالضغط‬‫على هذه األطراف و ٌشكل هذا الفرق تالضغط نوع من المقاومة تحاول دفع الجسم تعكس الحركة تشكل ٌسمى(المقاومة‬ ‫الهوائٌة )‬‫وعالوة على حساب الظواهر الدٌنامٌكٌة الهوائٌة نظرٌاً، ٌمكن مالحظتها فً ظروف عملٌة فً أنفاق هواء خاصة، حٌث‬ ‫تقوم مروحة ضخمة تسحب الهواء داخل النفق، محدثة تٌاراً هوائٌاً، ٌشته ما ٌواجه الجسم المطلوب فحصه، مثال سٌارة‬‫أو نموذج لطائرة. وتاستخدام األجهزة والمعدات المناستة، ٌمكن التحقق مما إذ كان شكل الجسم متفقا ً مع أسس الدٌنامٌكٌة‬ ‫الهوائٌة أم ال. إن الحركة خالل الهواء تشته محاولة المرء لشق طرٌق وسط سحاتة من الجسٌمات، فإذا تحرك المرء‬ ‫تتطء تتتعد الجسٌمات ترقة عن طرٌقه ومن ثم ال ٌجد أي صعوتة لكن تدرٌجٌا ً مع ازدٌاد سرعته، ال ٌتوفر للجسٌمات‬ ‫الوقت الالزم، لٌتعداها جانتٌاً، وعندئذ ٌضطر هذا الشخص لدفعه، لكً ٌتقدم إلى األمام. والشكل الدٌنامٌكً الهوائً،‬ ‫القادر على اختراق الهواء تزداد أهمٌته كلما زادت السرعة، ولكً نترجم واحدا من أهم قوانٌن الدٌنامٌكٌة الهوائٌة، إلى‬ ‫كلمات تسٌطة نقول إن مقاومة الهواء ال تزٌد فقط وإنما تتضاعف مع السرعة وتالتعتٌر الرٌاضً فإنها تزٌد تتعا لمرتع‬ ‫السرعة ومعنى ذلك أنه عندما تتضاعف السرعة، فإن مقاومة الهواء للحركة ال تتضاعف وإنما تصتح أرتعة أضعاف،‬ ‫وعندما تزداد السرعة ثالث مرات، تزداد مقاومة الهواء تسع مرات وهكذا.وٌمكن توضٌح ذلك تمقارنة سٌارتٌن‬ ‫متشاتهتٌن، أحداهما تسٌر تسرعة أرتعٌن كٌلو مترا فً الساعة واألخرى تسرعة مئة وعشرٌن كٌلو متراً فً الساعة.‬ ‫السٌارة الثانٌة أسرع ثالث مرات من السٌارة األولى ولكنها سوف تواجه مقاومة هوائٌة تعادل تسع مرات تلك التً‬ ‫تواجهها السٌارة األولى.‬ ‫إن علم الدٌنامٌكٌة الهوائٌة أحد علوم المستقتل، والذي ٌتم استخدامه عند تصمٌم السٌارات الحدٌثة والطائرات النفاثة‬ ‫والصوارٌخ والمركتات الفضائٌة، ♦ وذلك لتحقٌق توفٌر فً الوقود وكفاءة عالٌة للتشغٌل لذلك تصمم السٌارة تشكل‬ ‫انسٌاتً ٌكفل التخلص قدر اإلمكان من االحتكاك تالهواء إذ أمكن تصمٌم هٌاكل خارجٌة للسٌارات ال تتعدى مقومتها‬ ‫للهواء٪23 أما ما تتقى من الهواء الذي سٌصطدم تجسم السٌارة و ٌحتك تها فٌسخر ضغطها لألسفل لتؤمٌن تماسك أكتر‬ ‫المواد المستخدمة فً صناعة هٌكل و بدن السٌارة‬ ‫تعددت المواد المستخدمة فً صناعة السٌارات منذ ظهورها و حتى اآلن إذ كانت المواد األساسٌة هً الحدٌد و الخشب‬‫الذي استعمل فً صناعة الهٌكل الخارجً للسٌارة .ومع التطور الحاصل فً هذه الصناعة (تحتوي السٌارة على أكثر من‬ ‫00061 جزء بما فً ذلك المحرك) ولمحدودٌة المواد الحدٌدٌة و لتحقٌق شرط مهم هو تقلٌل استهالك الوقود من‬ ‫خالل تخفٌف الوزن اإلجمالً للسٌارة ، بدأت شركات إنتاج السٌارات و منذ عدة عقود من الزمن البحث عن مواد بدٌلة‬ ‫للحدٌد لها مواصفات مطابقة آو أفضل من مواصفات الحدٌد ،إذ تم استخدام اللدابن المطعمة بالزجاج فً بناء أبدان‬ ‫السٌارات الحدٌثة ، لتمٌزها بخفة الوزن و المقاومة العالٌة للصدأ و المتانة العالٌة .و استطاعت شركة (باٌر) مإخراً من‬
  6. 6. ‫6‬ ‫إنتاج سٌارة مصنعة بالكامل من مواد بالستٌكٌة خفٌفة استخرجت من النفط (ؼٌر أن هذه الصناعة تسبب أضرار بٌبٌة‬ ‫كبٌرة) و استطاع معهد(ماكس /بالنك) من إنتاج سبٌكة من الحدٌد الصلب خفٌفة الوزن و مرونتها عالٌة جداً.قد تكون‬ ‫هذه السبٌكة الحل األمثل إلنتاج سٌارة المستقبل .‬ ‫ورؼم كل هذه المحاوالت ما تزال المواد الحدٌدٌة تشكل نسبة عالٌة من المواد المستخدمة فً صناعة السٌارات إذ تبلػ‬ ‫حوالً ٪ 07 .‬ ‫وتصنع معظم أجزاء البدن من الفوالذ المطاوع و األجزاء الخارجٌة الكبٌرة (األبواب،واقٌات اإلطارات )من فوالذ‬ ‫خاص منتج بطرٌقة السحب العمٌق.أما اللوالب التً تتحمل اجتهادات عالٌة فتصنع من الفوالذ ذو مقاومة الشد ،أما‬ ‫الملحقات المكملة فتصنع من الفوالذ الؽٌر قابل للصدأ و بصورة عامة ٌمكن تقسٌم المواد المستخدمة فً صناعة‬ ‫2- مواد ؼٌر معدنٌة‬ ‫السٌارات إلى: 1- مواد معدنٌة‬ ‫2 - مواد ؼٌر حدٌدٌة‬ ‫1- مواد حدٌدٌة‬ ‫مواد معدنٌة و تنقسم إلى‬ ‫1- المواد الحدٌدٌة‬ ‫الحدٌد عنصر قـلما ٌوجد فً الطتٌعة تحالة خالصة ولونه رمادي فاتح ومتانته اقل تكثٌر مما ٌقصد تكلمة حدٌد فالحدٌد‬ ‫المستخدم ستٌكة ٌتكون أغلتها من حدٌد وتقٌتها فلزات من مواد أخري كالمنغنٌز والكروم كما ٌحتوي أٌضا علً مواد ال‬ ‫فلزٌة مثل الكرتون والسلٌكون ومن العوامل المهمة وجود نستة من الكرتون فً الحدٌد ألنه العامل المتحكم فً خواص‬ ‫الحدٌد والمإثر فٌها من حٌث قاتلٌته للطرق أو جعله هشا‬ ‫وٌرمز له تالرمز ‪ Fe‬وعدده الذري .62 وهو عنصر ضروري لحٌاة اإلنسان وٌدخل فً كل شًء تقرٌتاً. ٌحتل الحدٌد‬ ‫المركز الراتع من حٌث وجود العناصر فً القشرة األرضٌة، وهو فلز قاتل للطرق والسحب ،وٌدخل فً صناعة العدٌد‬ ‫من المستوكات.‬ ‫الشتكة التلورٌة للحدٌد على هٌئة مكعب تتوزع على كل زاوٌة من زواٌاه ذرة حدٌد (ثمانٌة ذرات)، وتقع تاسعة فً‬ ‫مركز المكعب.‬ ‫ٌعد الحدٌد أكثر الفلزات أهمٌة على اإلطالق لألغراض الهندسٌة شرط حماٌته من الصدأ( أي التفاعل مع األكسجٌن)..‬ ‫ٌقسم الحدٌد حسب نستة الكرتون إلى :-‬ ‫‪ -A‬الفوالذ‬ ‫تصل نستة الكرتون فً الصلب من 51.0 % إلى 5.1% وقد تصل إلى 2. % من الكرتون الذي ٌتحد اغلته كٌمٌائٌا َ‬ ‫مع الحدٌد مكونا َ كرتٌد الحدٌد وتذلك ٌكون حالة وسطٌة تٌن الحدٌد المطاوع و حدٌد الزهر كما ٌحتوي♦ على كمٌات‬‫ضئٌلة من الفسفور الذي ٌإدي إلى قصافته آي (احتمال الكسر عند التشكٌل على التارد ) ♦ و وجود الكترٌت ٌإدي إلى‬ ‫قصافته أٌضا لكن (احتمال الكسر عند التشكٌل على الساخن)‬ ‫♦إن إضافة األلمنٌوم و السلسٌوم للفوالذ ٌمنع تكون الفقاعات الغازٌة ألن األوكسجٌن ٌتحد معهما مكونا ً االوكسدٌن‬ ‫( 2‪ Sio‬و ‪ (Al2o‬اللذان ال ٌمكن اختزالهما تالكرتون‬ ‫♦ و ٌمكن رفع جودة الفوالذ تاإلضافات الستائكٌة ألن الفوالذ مادة متعددة الخواص و ٌمكن لدرجة نقاوته و اإلضافات‬ ‫الستائكٌة و طرق معاملته حرارٌا أن ٌكون لٌنا أو صلدا أو مقاوما لالجهادات و التلً أو الصدأ أو مقاوما ً لدرجات‬ ‫.الحرارة ٌستخدم فً صناعة السفن وقضتان سكك الحدٌد والجسور‬
  7. 7. ‫7‬ ‫استخدامات ستائك الصلب ( الفوالذ ):‬ ‫صلب النٌكل : (المتكون من الحدٌد الصلب والنٌكل )ٌجعل الستٌكة تقاوم تآكل الصدأ مما ٌزٌد من صالتتها ومتانتها‬ ‫‪‬‬ ‫وتستخدم فً صناعة السٌارات.‬ ‫صلب الكروم : (المتكون من الحدٌد الصلب والكروم)، مما ٌجعل الستٌكة أكثر صالتة وتستخدم فً صناعة كرة من‬ ‫‪‬‬ ‫الحدٌد التً تسهل حركة محاور المحركات )‬ ‫1- الفوالذ الكرتونً ال تزٌد نستة الكرتون فٌه عن ( ٪2 ) وتوجد تعض الشوائب وٌكون تؤثٌرها ضعٌفا فً خواص‬ ‫الفوالذ إذا كانت نستتها ال تتعدى النسب اآلتٌة‬ ‫سلٌكون )‪(0.37٪ - 0.17٪ )(Si‬‬ ‫والمنغنٌز ‪(0.8٪ -0.5٪ ) Mn‬‬ ‫الفسفور ‪(0.8٪ ) p‬‬ ‫والكترٌت ‪(0.45٪ ) S‬‬‫2- الفوالذ الستائكً الفوالذ الذي ٌحتوي إضافة إلى الشوائب عناصر أخرى ٌسمى تالفوالذ الستائكً و كذلك إذا زادت‬‫نسب كل من السلٌكون و المنغنٌز النستة العادٌة. أن أكثر العناصر المستعملة فً الفوالذ الستائكً هً الكروم و المنغنٌز‬ ‫و السلٌكون و النٌكل و التنكستن واأللمنٌوم و التٌتانٌوم . وتجري أتحاث إلنتاج فوالذ ستائكً خفٌف وذو صالتة عالٌة‬‫و هذه الستٌكة تحتوي على٪ 51 منغنٌز و٪3 ألمنٌوم و سلٌكون وهً ذات صالتة عالٌة و نستة تمددها الطولً٪ 05‬‫والستٌكة التً تحتوي على٪ 52 منغنٌز و٪3 ألمنٌوم وسلٌكون أقل صلتة و لكنها ذات تمدد طولً ٌصل إلى٪ 09 من‬ ‫طولها األصلً .‬ ‫‪ –B‬حدٌد مطاوع‬ ‫هو أنقى أنواع الخامات الحدٌدٌة وتصل نستة الكرتون فٌه من 20.0% إلى52.0% وهو أكثر المعادن الحدٌدٌة قاتلٌه‬ ‫للطرق والسحب.و تكون نقاوة الحدٌد تحدود 5.99 إلى 9.99 و من أهم الخواص الممٌزة للحدٌد المطاوع‬ ‫1- ال ٌنكسر (ٌنهار)عند إجهادات أعلى من حد التحمٌل ، و تهذا ٌعطً مإشراً عند الوصول إلى هذه المرحلة‬ ‫2- ٌمتاز تسهولة لحامه تجمٌع طرق اللحام المختلفة و خاصة اللحام تالطرق (لحام ضغطً) ألنه ال ٌحتوي على نسب‬ ‫عالٌة من الختث.‬ ‫3– ٌمتاز تسهولة تشغٌله إذ ٌمكن استعماله فً العدٌد من العملٌات كالسحب والطرق‬ ‫4- ذو مقاومة عالٌة للتماس الكٌمٌائً‬ ‫5- مقاومة عالٌة للصدمات‬ ‫وٌستخدم فً صنع المغناطٌس الكهرتائً المإقت المستخدم فً األجهزة الكهرتائٌة، كما ٌستخدم فً قضتان التسلٌح‬ ‫المستخدمة فً التناء‬
  8. 8. ‫8‬ ‫‪ -C‬حدٌد الزهر‬ ‫و ٌكون من أرخص أنواع الحدٌد المستعمل فً الستاكة و ٌنتج من إعادة صهر كتل الحدٌد الكتٌرة مع فحم الكوك و‬ ‫الحجر الجٌري و تتلغ نستة الكرتون فٌه (٪7.1-٪ 5.4) وتصنع من حدٌد الزهر (كتلة االسطوانات ،ذراع‬ ‫التوصٌل،عمود المرفق،محور الحدتات) وال ٌمكن تشكٌله تشكٌال" لدنا وٌصعب لحامه وٌقتصر تشكٌله تالستاكة وذلك‬ ‫تصهره وستكه فً قوالب.‬ ‫من ممٌزات حدٌد الزهر‬ ‫1- أرخص أنواع الحدٌد‬ ‫2- سٌولة جٌدة عند انصهاره‬ ‫3- قاتلٌة جٌدة على امتصاص االهتزازات‬ ‫4- متانة عالٌة عندما ٌكون تحت تؤثٌر قوة ضغط إذ تكون متانته أكتر(3-4)مرات من متانته عندما ٌكون معرضا ً لقوة‬ ‫شد‬ ‫5- سهولة تشغٌله‬ ‫و ٌقسم حدٌد الزهر إلى:-‬ ‫1-حدٌد الزهر الرمادي‬ ‫♦إن اللون الرمادي لحدٌد الزهر ناتج عن وجود ذرات الكرتون تصورة حرة. و ٌنتج حدٌد الزهر الرمادي تالتترٌد‬ ‫التطًء لحدٌد الزهر مما ٌعطً الوقت الكافً لذرات الكرتون لالنتشار تصورة حرة على شكل كرتون نقً(كرافٌت)‬ ‫و هذا ما ٌعطً لحدٌد الزهر الرمادي خاصٌة مهمة وهً♦ نعومة سطحه و سهولة تشغٌله و صالتة عالٌة و تحمل‬ ‫إلجهادات الشد و الضغط العالٌة ،و ٌحتوي على كرتون تحدود(٪3-٪5.3) و ٌكاد ال ٌستطٌل عند شده حتى الكسر .‬‫و تصنع كتلة االسطوانات و عمود المرفق و محور الحدتات من حدٌد الزهر الرمادي .ٌستخدم فً صناعة األدوات التً‬ ‫ال تتعرض للصدمات مثل : أناتٌب المٌاه وأناتٌب الغاز.‬ ‫2- حدٌد الزهر األتٌض‬ ‫تكون نستة الكرتون تحدود(٪57.1-٪3.2) و ٌوجد تصورة غٌر ذائتة آي على هٌؤة سمنتاٌت وٌسمى كرتون متحدا.‬ ‫♦ إن وجود السمنتاٌت فً ستٌكته ٌعطً لمقطعه لونا المعا تعض الشًء كما و♦ ٌكسته صالدة عالٌة و مقاومة‬ ‫اإلجهادات و ٌجعله مقاوما للتآكل المٌكانٌكً و لكنه هش و ٌصعب تشغٌله مٌكانٌكٌا"‬ ‫3- حدٌد الزهر الطري‬ ‫ٌحتوي هذا النوع على كرتون حر(كرافٌت) مثل حدٌد الزهر الرمادي إال إنه ٌكون تصورة متتلورة و تشكل غٌر منتظم‬ ‫تدال من وجوده على شكل قشور من الكرافٌت كما فً حدٌد الزهر الرمادي و ٌمكن الحصول على حدٌد الزهر الطري‬ ‫تالمعامالت الحرارٌة (التخمٌر) ألنواع معٌنة من حدٌد الزهر األتٌض ♦ ٌكون هذا النوع ذو طواعٌة عالٌة حٌث ٌمكن‬ ‫ثنٌه دون أن ٌنكسر و ٌتحمل إجهاد الشد و سهل فً عملٌات التشغٌل .‬
  9. 9. ‫9‬ ‫المعادن الغٌر حدٌدٌة‬ ‫هً المعادن التً ال ٌدخل الحدٌد فً تركٌتها‬ ‫من المعادن الغٌر حدٌدٌة المستعملة تنطاق واسع فً الصناعة األلمنٌوم و النحاس والقصدٌر والزنك والرصاص وذلك‬ ‫للمٌزات اآلتٌة‬ ‫جودة التوصٌل الكهرتائً والحراري‬ ‫1-‬ ‫مقاومة الصدأ‬ ‫2-‬ ‫خفة الوزن‬ ‫3-‬ ‫قاتلٌة التشغٌل على الماكٌنات‬ ‫4-‬ ‫قاتلٌة التشكٌل تالصب والدرفلة والسحب.‬ ‫5-‬ ‫الخواص/‬ ‫األلمنٌوم‬ ‫1- ٌؤتً ترتٌبه بعد الفضة و النحاس كؤحسن الموصالت الكهربابٌة‬ ‫2- مقاوم للصدأ إذ ٌكون قشرة واقٌة من االكسٌد‬ ‫3- ٌمكن تشكٌل األلمنٌوم بالحدادة والدرفلة و سحبه كما ٌمكن تشؽٌله بالقطع و الصب و لحامه.‬ ‫النحاس الخواص /‬ ‫1- معدن لٌن ذو لون أحمر وردي.‬ ‫2- أقل صالتة من الحدٌد.‬ ‫3- ٌقاوم التآكل والصدأ.‬ ‫4- ٌقتل االختالط تالمعادن أآلخري‬ ‫استخدامه:‬ ‫1- ٌستخدم فً صناعة مواسٌر الغالٌات.‬ ‫2- ٌستخدم فً عملٌة الطالء الكهرتً.‬ ‫3- ٌدخل فً كثٌر من الستائك‬ ‫الزنك الخواص /‬ ‫1- لونه أتٌض ضارب للزرقة.‬ ‫2- اشد نشوفه من القصٌر وأطري من النحاس.‬ ‫3- ٌقاوم التؤكسد والتآكل‬ ‫استخدامه :‬ ‫1- ٌدخل فً صناعة التطارٌات الجافة.‬ ‫2- ٌدخل فً كثٌر منت الستائك المعدنٌة.‬ ‫3- ٌستعمل أكسٌد الزنك كمادة للدهان‬
  10. 10. ‫10‬ ‫اللدابن‬‫ٌطلق على المادة العضوٌة أالصطناعٌة (التركٌبٌة ) أسم اللدابن و هً عبارة عن مركبات كٌمٌابٌة من مواد أولٌة مختلفة‬ ‫و كلمة عضوٌة تعنً إن المواد المستخدمة فً تركٌب اللدابن أؼلبها من مركبات الكربون .و تحتوي كل اللدابن على‬ ‫الكربون و الهٌدروجٌن كما و تحتوي بعضها على األوكسجٌن و النتروجٌن و الكبرٌت و الكلور‬ ‫الخواص المشتركة للدابن‬‫تصنع من خامات أولٌة رخٌصة سهلة أالستخالص معظمها من مركبات الكربون و تشتق السلٌكونات من‬ ‫1-‬ ‫مركب السلٌكون و األوكسجٌن .‬ ‫لها كثافة منخفضة .‬ ‫2-‬ ‫تكون أسطحها فً أؼلب األحوال مصقولة كما ٌمكن تلوٌنها و بذلك ال تكون حاجة إلى صبؽها .‬ ‫3-‬ ‫لها مقاومة ممتازة لتؤثٌر العدٌد من المواد الكٌمٌابٌة .‬ ‫4-‬‫ٌمكن استخدام أؼلبها كمواد عازلة للكهرباء إذ إنها تعتبر عملٌا ً ؼٌر موصلة للكهرباء وتتحلل جزبٌا ً عند الحرابق‬ ‫5-‬ ‫متوهجة دون لهب إلى رماد إال أنها تنتج ؼازات تحدث التآكل .‬ ‫ردٌبة التوصٌل للحرارة إال إن معامل تمددها الحراري كبٌر و قابلٌتها محدودة للصمود الحراري‬ ‫6-‬ ‫ٌمكن تشكٌلها بسهولة وسرعة إذ إنه ٌمكن إنتاج مختلؾ األشكال منها بواسطة الصب،الضؽط،اللحام،الرش .‬ ‫7-‬ ‫لدابن التصلٌد بالتسخٌن‬ ‫تتحلل عند درجات الحرارة المرتفعة مع تكون أبخرة كثٌفة و أهم هذه اللدابن هً اللدابن الفٌنولٌة و االمٌنٌة .تتكون‬ ‫اللدابن الفٌنولٌة من الفٌنول (‪ ) C2H2OH‬الذي ٌستخرج من قطران الفحم الحجري (الفورمالدٌهٌد)و تصنع منها‬‫صنادٌق أجهزة الرادٌو و مفاتٌح اإلضاءة . آما اللدابن االمٌنٌة فإنها تنشؤ من إتحاد الٌورٌا مع الفورمالدٌهٌد وهذه اللدابن‬ ‫تكون قصٌفة لذا تضاؾ إلٌها مواد حشو مثل مساحٌق األحجار و االٌاؾ االسبستوس و نشارة الخشب و بذلك تكتسب‬‫مقاومة عالٌة لالجهادات كما تزٌد من مرونتها وتصنع منها الهٌاكل وأجزاء األجهزة المنزلٌة و أجهزة الهاتؾ و األدوات‬ ‫الكهربابٌة‬ ‫لدابن الرقابق المضغوطة‬ ‫وهً أعلى متانة من اللدابن المشكلة بالكبس فً قوالب ،و تكون بداخلها مواد حشو على هٌؤة طبقات من الورق أو‬‫النسٌج مشربة بالراتنج الفٌنولً وتشكل هذه اللدابن بضؽطها على هٌؤة ألواح أو أجزاء مشكلة فً مكابس معدنٌة ساخنة و‬ ‫تستخدم إلنتاج التروس و جلب المحامل و بكرات الحبال و األؼطٌة الواقٌة و العوازل .واللدابن الرقابقٌة متماسكة و‬ ‫متٌنة و ٌمكن تشؽٌلها بالقطع بسهولة .‬ ‫األسئلة‬ ‫1- لماذا ٌعد شرط قوة المحرك ؼٌر كافً رؼم أهمٌته إلنتاج سٌارة عالٌة المواصفات ؟‬ ‫ْ‬‫2- ترتتط معظم قواعد الدٌنامٌكا الهوائٌة تقوتً الدٌنامٌكٌة الهوائٌة األساسٌتٌن التً إحداهما هً قوة الرَّ فع تٌن‬ ‫أهمٌة هذه القوة ؟‬
  11. 11. ‫00‬‫3- ترتتط معظم قواعد الدٌنامٌكا الهوائٌة تقوتً الدٌنامٌكٌة الهوائٌة األساسٌتٌن التً إحداهما هً قوة السحب تٌن‬ ‫أهمٌة هذه القوة ؟‬‫4- فً الدٌنامٌكٌة الهوائٌة ٌوجد نوعان من السحب وتإثر هاتان المقاومتان على جمٌع األجسام المتحركة تٌن ما هو‬ ‫السحب األحتكاكً ؟‬‫5- فً الدٌنامٌكٌة الهوائٌة ٌوجد نوعان من السحب وتإثر هاتان المقاومتان على جمٌع األجسام المتحركة تٌن ما هو‬ ‫السحب االشكلً ؟‬ ‫كٌف ٌمكن التغلب على مقاومة الهواء ؟‬ ‫6-‬ ‫لماذا ٌعد علم الدٌنامٌكٌة الهوائٌة أحد علوم المستقتل ؟‬ ‫7-‬ ‫لماذا تسعى شركات إنتاج السٌارات إلى إٌجاد بدابل للمواد الحدٌدٌة فً بناء هٌكل وبدن السٌارة وما هً هذه‬ ‫8-‬ ‫المواد ؟‬ ‫ما هً استخدامات ستائك الصلب ( الفوالذ )‬ ‫9-‬ ‫01- أشرح الفوالذ السبابكً ؟‬ ‫11- بٌن ما ٌؤتً :-‬ ‫أ-إلى ماذا ٌإدي وجود كمٌات قلٌلة من الفسفور فً الفوالذ ؟‬ ‫ب-إلى ماذا ٌإدي وجود كمٌات قلٌلة من الكبرٌت فً الفوالذ ؟‬ ‫ج-كٌؾ ٌمكن منع تكون الفقاعات الؽازٌة فً الفوالذ ؟‬ ‫د-كٌؾ ٌمكن رفع جودة الفوالذ ؟‬ ‫21- عدد ممٌزات الحدٌد المطاوع ؟‬ ‫31-عدد ممٌزات حدٌد الزهر ؟‬ ‫41- كٌؾ ٌكتسب حدٌد الزهر لونه الرمادي أو األبٌض ؟‬ ‫51- قارن بٌن خواص حدٌد الزهر الرمادي واألبٌض والطري ؟‬ ‫61- ما هً المعادن الغٌر حدٌدٌة المستعملة تنطاق واسع فً الصناعة وما هً مٌزاتها ؟‬ ‫71- ما هً خواص األلمنٌوم ؟‬ ‫81- ما هً خواص واستخدامات النحاس ؟‬ ‫91- ما هً خواص واستخدامات الزنك ؟‬ ‫02- ما المقصود باللدابن ،عدد الخواص المشتركة لها ؟‬ ‫12- ماذا ٌقصد بلدابن التصلٌد بالتسخٌن ؟‬ ‫22- ماذا ٌقصد باللدابن الرقابقٌة المضؽوطة ؟‬
  12. 12. ‫20‬ ‫خواص المواد الهندسٌة‬ ‫تعتتر الخواص للمواد هً الصفات والمقاٌٌس التً تتمٌز تها هذه المواد لكً ٌمكن استخدامها استخداما صحٌحا من‬ ‫ناحٌة مقومتها لألحمال و األجهادات والتفاعالت الكٌمٌائٌة. كما ٌالحظ أن تعض المواد الموجودة تالطتٌعة تستخدم كما‬ ‫هً مثال لذلك الفحم الحجري والتعض األخر من هذه المواد ٌجب تجهٌزها واستخالصها لتحسٌن خواصها ومن أمثلة‬ ‫ذلك الحدٌد الذي ٌستخلص منه الحدٌد الزهر الخام إلنتاج الصلب وتنقسم خواص المواد إلى:‬ ‫1 - خواص طبٌعٌة‬ ‫التمدد بالحرارة / عند رفع درجة الحرارة تتمدد أألجسام فً جمٌع االتجاهات فتتخذ حٌزاً أكبر (ٌزداد حجمها‬ ‫( تتساوى درجتا حرارة االنصهار والتجمد)‬ ‫نقطة االنصهار - نقطة التجمد /‬ ‫نقطة الغلٌان – نقطة التكثٌف / تزٌد طاقة حركة الجسٌمات بالتسخٌن حتى نقطة الؽلٌان إلى الحد الذي ٌجعلها تترك‬ ‫رباط السابل و تنتقل إلى الحٌز الهوابً وفً هذه الحالة فإن السابل ٌتبخر‬ ‫الكتلة / خاصٌة أساسٌة لكل مادة ،تدل على كمٌة المادة المحتواة فً جسم ما و ال تعتمد على مكان وجود الجسم .‬‫الوزن / ٌتوقف وزن الجسم على كتلته ()‪ ))m‬و على تسارع الجاذتٌة((‪ ))g‬فً مكان وجوده .أي إن الوزن عتارة عن‬ ‫قوة دٌنامٌكٌة و ٌحسب الوزن((‪)) G‬من العالقة ‪ G=m× g‬و وحداته 2‪. Kg.m/s‬‬‫الكثافة / وتعتر النستة تٌن كتلة الجسم و حجمه عن كثافته ((‪ )) Q‬و تقسم المعادن إلى (معادن خفٌفة 2‪4.5 Kg/dm‬‬ ‫>‪ Q‬مثل المغنسٌوم و األلمنٌوم ) و (معادن ثقٌلة 2‪ Q< 4.5 Kg/dm‬مثل الحدٌد،الزنك،النٌكل،الفضة،الرصاص)‬ ‫اللون / ثاتتة اللون – متغٌرة اللون‬ ‫الشفافٌة / شفافة – شته شفافة – معتمة‬ ‫البرٌق / قدرة المعدن على عكس أشعة الضوء الساقطة علٌه‬ ‫2- خواص كٌمٌائٌة : مثل مقاومة الصدأ.‬ ‫3- خواص تشغٌلٌة : مثل قاتلٌة القطع علً الماكٌنات وقاتلٌة االنسٌاب عند الضغط‬ ‫4- خواص مٌكانٌكٌة : مثل اللٌونة والمرونة والصالتة.‬ ‫تحدد الخواص المٌكانٌكٌة سلوك المادة عندما تكون تحت تؤثٌر قوة خارجٌة مسلطة علٌها من ناحٌة المقاومة فً تغٌر‬ ‫شكلها و انهٌارها . تعتمد هذه الخواص على نوع المادة و تركٌتها الداخلً و طرٌقة تشغٌلها .‬ ‫إن أهم الخواص المٌكانٌكٌة للمواد هً :-‬ ‫1- المقاومة / و هً قاتلٌة المادة لمقاومة القوى الخارجٌة المإثرة فٌها من حٌث االنهٌار أو الخضوع و تسمى‬ ‫مقاومة جزٌئات المادة الداخلٌة لتؤثٌر الخارجٌة المسلطة علٌها تاإلجهاد .‬ ‫2-المتانة / هً قاتلٌة المادة لمقاومة التشوه عندما تكون تحت تؤثٌر إجهاد .‬
  13. 13. ‫30‬ ‫3- المرونة /هً قاتلٌة المادة على استعادة شكلها األصلً تعد حدوث التشوه عند زوال القوى الخارجٌة المإثرة‬ ‫فٌها .‬ ‫هً خاصٌة المادة لإلحتفاض تالتشوه الحاصل نتٌجة لتؤثٌر قوة خارجٌة .‬ ‫4- اللدونة /‬ ‫5- المطٌلٌة / هً قاتلٌة المادة على االستطالة عندما تكون تحت تؤثٌر قوة شد ،وتقاس قاتلٌة االستطالة تنستة‬ ‫الزٌادة تالطول أو تمقدار التقلٌل فً مساحة المقطع‬‫6 - قابلٌة التهشم / هً عكس قاتلٌة االستطالة و تعرف تؤنها قاتلٌة تهشٌم أو إنهٌار المادة الكلً تحت تؤثٌر تشوه‬ ‫دائمً صغٌر .والمواد من هذا النوع تنكسر تصورة كلٌة دون استطالة عندما تكون تحت تؤثٌر شد‬ ‫7 - الصالدة / هً قابلٌة المادة لتحمل الخدش أو التغلغل و تعتمد الصالدة على التركٌب الكٌمٌائً للمادة‬ ‫باإلضافة إلى التركٌب الداخلً‬ ‫فحوصات المواد الهندسٌة‬ ‫ٌعنً فحص المواد (مٌكانٌكٌاً) أي اختبار الخواص المٌكانٌكٌة للمعادن و المواد الداخلة فً تركٌب السٌارة و بالتالً‬ ‫تحدٌد قدرة المادة على مقاومة تؽٌٌر شكلها أو انفعالها و انهٌارها عند وقوعها تحت تؤثٌر قوى و إجهادات خارجٌة .‬ ‫و تعد الخواص المٌكانٌكٌة من أهم خواص المادة إذ إنها تعطً صورة تكاد تكون شاملة لصفات المادة و مدى إمكانٌة‬ ‫ً‬ ‫تشكٌلها و استخدامها فً الظروؾ الصناعٌة المختلفة و تجري عملٌة اختبار الخواص المٌكانٌكٌة للمواد عادة باختبار‬ ‫عٌنات مجهزة خصٌصا ً لذلك على أجهزة و ماكٌنات خاصة .‬ ‫وٌمكن تقسٌم االختبارات المٌكانٌكٌة حسب طرٌقة التحمٌل إلى :-‬ ‫1- اختبارات إستاتٌكٌة‬ ‫و تعنً تعرض عٌنة االختبار إلى تحمٌل تدرٌجً بطًء بادبا ً من الصفر ومن أمثلة هذا النوع من االختبارات‬ ‫‪ -a‬اختبار الشد ‪ -b‬اختبار الضؽط ‪-c‬اختبار الصالدة(طرٌقة برٌنل ،فٌكرز ،روكوٌل ) ‪ -d‬االنحناء ‪ -e‬اللً .‬ ‫2- اختبارات دٌنامٌكٌة‬ ‫وتعنً تعرض عٌنة االختبار إلى تحمٌل سرٌع و بصورة مفاجبة و مثال ذلك اختبار‪ -a‬الصدمة (طرٌقة شاربً،اٌزود)‬ ‫‪ -b‬اختبار الصالدة طرٌقة شور .‬
  14. 14. ‫40‬ ‫3- اختبارات متكررة (متغٌرة )‬ ‫وتعنً تعرض عٌنة االختبار إلى تحمٌل ٌتؽٌر مقداره و اتجاهه باستمرار خالل مدة االختبار و مثال ذلك اختبار الكالل‬ ‫اإلجهاد - االنفعال‬ ‫اإلجهاد ‪Stress‬‬ ‫هو التغٌر الحاصل على التركٌب البلوري للمادة نتٌجة لتؤثٌر قوة خارجٌة على وحدة المساحة .‬ ‫إذا كانت حالة اإلجهاد نفسها فً كامل الجسم ٌعرف بؤنه قٌاس لمتوسط مقدار القوة المطبقة على وحدة المساحة‬ ‫𝛔‬ ‫حٌث :‬ ‫متوسط اإلجهاد أو ٌسمى اإلجهاد االسمً أو اإلجهاد الهندسً‬ ‫‪ – P‬القوة المإثرة على المساحة ‪A‬‬ ‫فً اإلجهاد العمودي (الشد أو الضغط) تكون القوة عمودٌة على السطح الذي تإثر علٌه القوة.‬ ‫فً إجهاد القص، تكون القوة موازٌة للسطح الذي تإثر علٌه‬ ‫و ٌمكن اعتبار اإلجهادات اآلتٌة أهم اإلجهادات التً تتعرض لها المادة‬ ‫1- أجهاد الشد و أجهاد الضؽط 2- أجهاد القص 3- أجهاد االنحناء 4- أجهاد اللً .‬ ‫االنفعال ‪Strain‬‬ ‫االنفعال هو التوتر أو تشوه المواد نتٌجة فعل اإلجهاد‬ ‫أو هو النسبة بٌن التؽٌر بطول الجسم إلى طوله األصلً .و ٌعتمد مقدار التؽٌر بالطول على مقدار القوة الخارجٌة‬ ‫المإثرة على الجسم‬ ‫ٌمكن تصنٌف أنواع االنفعال الحاصلة إلى :‬ ‫1-انفعال مرن / وفٌه ٌعود الجسم إلى وضعه الطبٌعً بعد زوال اإلجهاد‬
  15. 15. ‫50‬ ‫2-االنفعال اللدن / وفٌه ٌحتفظ الجسم بالشكل الجدٌد‬ ‫مقدارالتؽٌربالطول‬ ‫‪ε‬‬ ‫االنفعال =‬ ‫الطول االصلً‬ ‫موجب‬ ‫تكون االستطالة موجتة إذا اكتستت المادة طول (تالشد)، وتكون سالتة إذا نقص الطول تاالنضغاط. وألن‬ ‫دائمًا، فإن إشارة االنفعال موافقة دائمًا إلشارة‬ ‫1- إجهاد الشد و االنضغاط‬‫عندما ٌكون الجسم معرضا ً لقوة سحب خارجٌة (قوة شد ) والتً تإدي إلى زٌادة فً طول الجسم األصلً أو قوة ضؽط‬ ‫تإدي إلى تقلٌص فً طوله األصلً، هذه القوى تولد إجهاد على المادة إذ ٌكون إجهاد شد أو إجهاد انضؽاط .وتكون‬ ‫القوى المإثرة عمودٌة على مساحة مقطع الجسم‬ ‫القوةالمإثرة‬ ‫𝝈‬ ‫إجهاد الشد =‬ ‫مساحةمقطع الجسم‬ ‫العالقة بٌن اإلجهاد واالنفعال‬ ‫معامل المرونة‬ ‫المواد المستخدمة فً تركٌب السٌارة بالضرورة تكون مرنة ، أي تملك خاصٌة المرونة هذه الخاصٌة هً التً تسمح‬ ‫للمواد التً تصنع منها أجزاء السٌارة بالرجوع إلى شكلها وحجمها األصلٌٌن وذلك بعد إزالة الحمل المسبب لحالة‬ ‫االنفعال . حد التحمٌل الذي تحدث عنده المرونة ٌسمى حد المرونة فإذا زاد التحمٌل عن هذا الحد فإن المادة تكون‬‫تحت تؤثٌر تشوه دابم وتكون المادة غٌر قادرة على استعادة أبعادها الحقٌقٌة بعد زوال الحمل . ومن الصعب جداً تعٌٌن‬ ‫حد المرونة . إن حد المرونة لبعض المواد ٌتطابق عملٌا ً مع حد التناسب )‪(Proportionality‬‬ ‫ٌجب مالحظة إنه إذا تم رسم العالقة بٌن قٌم اإلجهاد وقٌم االنفعال المناظرة إلى حد التناسب ، سنجد أن الخط البٌانً‬‫عبارة عن خط مستقٌم ٌمر من خالل نقطة تقاطع محاور اإلحداثٌات كما مبٌن بالشكل أدناه زاوٌة مٌل هذا الخط البٌانً‬ ‫تعطً قٌمة معامل ٌونك )‪(E‬للمادة وهكذا فإذا اخترت نقطتٌن) ‪ (a ,b‬على الخط المستقٌم , ورسمت خطا ً عمودٌا ً‬ ‫وأخر أفقٌا ً ( ٌظهر منقطا ً ) من خالل ) ‪(a‬و )‪(b‬على التعاقب , لكً ٌتقاطعا فً ) ‪ ( C‬بعدبذ فإن :-‬
  16. 16. ‫60‬ ‫إن قٌم )‪ (E‬التقرٌبٌة لمواد مختلفة معطاة فً الجدول اآلتً . هذه القٌم قد تتغٌر مع تركٌب المادة ومع المعامالت‬ ‫الحرارٌة لها‬ ‫2‬ ‫معامل ٌونك ‪(GN/m )E‬‬ ‫المادة‬ ‫220‬ ‫فوالذ طري‬ ‫211‬ ‫حدٌد زهر‬ ‫221‬ ‫نحاس‬ ‫95‬ ‫بروز- فسفوري‬ ‫95‬ ‫نحاس أصفر‬ ‫20‬ ‫ألمنٌوم‬ ‫اختبار الشد‬‫ٌتم إجراء اختبار الشد لتعٌٌن بعض الخواص المٌكانٌكٌة المهمة للمواد على ضوء دراسة منحنى اإلجهاد – االنفعال الذي‬ ‫نحصل علٌه من االختبار و منها خاصٌة المطٌلٌة و ٌمكن الحصول على قٌم كل من أو بعض من 1- إجهاد حد التناسب‬‫2- إجهاد الخضوع 3- إجهاد الصمود 4- إجهاد الكسر 5- مقاومة الشد 6- معامل المرونة 7-النسبة المبوٌة لالستطالة .‬‫وٌستخدم اختتار الشد على نطاق واسع لتوفٌر معلومات أساسٌة للتصمٌم عن مقاومة المواد وألنه اختتار قتول ٌستخدم‬‫للتحقق من استٌفاء المواد لمعاٌٌر المواصفات القٌاسٌة. وفً اختتار الشد تتعرض عٌنة االختتار لقوة شد أحادٌة المحور‬‫تتزاٌد تاستمرار، و ٌتم فً الوقت ذاته رصد استطالة العٌنة كدالة فً قوة الشد. المعالم (التارامترات) التً تستخدم‬‫لوصف منحنى اإلجهاد واالنفعال هً مقاومة الشد ومقاومة الخضوع أو نقطة الخضوع ونستة االستطالة، واالنخفاض‬ ‫فً المساحة. أول اثنٌن هما معلمان من معالم المقاومة ، واألخٌران ٌدالن على المطٌلٌة.‬‫منحنى اإلجهاد و االنفعال )‪ (Stress-Strain Curve‬هو منحنى ٌوضح العالقة تٌن اإلجهاد واالنفعال للمواد‬ ‫المختلفة. وٌتم رسم هذا المنحنى عن طرٌق إجراء اختتار الشد لعٌنة من المادة.‬ ‫1- حد التناسب‬ ‫من (‪ ) A-O‬و ٌكون عبارة عن خط مستقٌم (تخضع المادة لقانون هوك) أي أن االستطالة تتناسب طردٌا ً مع الحمل ،‬ ‫واإلجهاد ٌتناسب طردٌا ً مع االنفعال .وقانون هوك ٌعبر عنه رٌاضٌا ً بالشكل اآلتً :-‬ ‫اإلجهاد = االنفعال ‪x‬ثابت‬
  17. 17. ‫70‬ ‫هذا التناسب ٌعرف بمعامل المرونة أو معامل ٌونك وٌرمز له ب )‪(E‬‬ ‫𝛔‬ ‫اإلجهاد‬ ‫‪E‬‬ ‫معامل المرونة =‬ ‫االنفعال‬ ‫إن هذا التناسب ٌنتهً عند النقطة (‪ )A‬إذا لم ٌتجاوز اإلجهاد هذا‬ ‫الحد ٌقال إن المادة مرنة حٌث تستعٌد شكلها األصلً بعد زوال القوة المإثرة فٌها .‬‫2- الحد المرن من (‪ ) B-A‬اإلجهاد عند النقطة(‪(B‬هو أعلى إجهاد ٌمكن تسلٌطه على المادة من دون حدوث تشوه دابم‬‫إلى حد هذه النقطة (‪) B‬فؤن المادة ترجع إلى طولها األصلً عند إزالة الحمل .من الناحٌة العملٌة فؤن النقطتٌن)‪ A‬و‪) B‬‬ ‫متقاربتٌن و ٌستحٌل واقعا ً التمٌٌز بٌنهما .‬ ‫3 نقطة الخضوع‬ ‫إذا زاد الحمل أكثر سنصل إلى النقطة ( ‪ ) C‬التً عندها تبدأ المادة بالخضوع ، إذ تحدث زٌادة مفاجبة بالطول من‬ ‫دون أي زٌادة مماثلة فً الحمل، ٌمثل هذا الجزء بالنقاط (‪ ) D-C‬على الخط البٌانً و النقطة (‪ )C‬تعرؾ بنقطة‬ ‫الخضوع و اإلجهاد المماثل ٌعبر عنه بإجهاد الخضوع و فً هذا الجزء تكتسب المادة تشوها ً دابما ً .‬ ‫ال توجد ظاهرة الخضوع فً جمٌع المواد المطروقة لكنها سمة ممٌزة للحدٌد المطاوع و الفوالذ ذي نسبة الكربون‬ ‫المنخفضة .‬ ‫4-الحمل األقصى‬ ‫عند النقطة (‪ٌ )E‬كون أقصى حمل و اإلجهاد فً هذه النقطة ٌعبر عنه بمقاومة الشد أو اإلجهاد األقصى . عند النقطة‬‫(‪ ) E‬تتحدد النهاٌة لالستطالة المنتظمة على الطول الكلً لقطعة االختبار و البداٌة لتشكل (الخصر أو العنق ) عند الجزء‬‫الوسطً لقطعة االختبار . مساحة المقطع العرضً عند (الخصر) تنقص بسرعة و الحمل المطلوب الستمرار استطالة‬ ‫القطعة ٌنقص أٌضا ً حتى تنكسر عند (‪. )F‬‬ ‫5- نقطة الكسر‬ ‫عند هذه النقطة (‪ ) F‬تنهار أو تنكسر القطعة و ٌعرؾ اإلجهاد فً هذه النقطة بإجهاد الكسر .‬
  18. 18. ‫80‬‫كال من اإلجهاد واالنفعال ٌتم الحصول علٌها عن طرٌق قسمة الحمل واالستطالة من عوامل ثاتتة، سٌكون لمنحنى‬‫الحمل واالستطالة نفس شكل منحنى اإلجهاد واالنفعال الهندسً. وكثٌراً من ٌستخدم المنحنٌان تالتعاوض، أي ٌعوض‬‫أحدهما عن اآلخر. ٌعتمد شكل ومقدار منحنى اإلجهاد واالنفعال لفلز معٌن على تركٌته ومعالجته الحرارٌة، وتارٌخ‬ ‫تشوهه اللدن الساتق ومعدل االنفعال ودرجة الحرارة وحالة اإلجهاد المطتقة أثناء االختتار.‬‫الشكل العام لمنحنى اإلجهاد واالنفعال ٌتطلب مزٌدا من اإلٌضاح. فً المنطقة المرنة ٌتناسب اإلجهاد تناستا ً خطٌا ً مع‬‫االنفعال. وعندما ٌتجاوز الحمل القٌمة المقاتلة لمقاومة الخضوع، تخضع العٌنة لتشوه لدن إجمالً، وهو تشوه دائم ٌتقى‬‫فٌها حتى ولو تم تصفٌر الحمل اإلجهاد الذي ٌنتج تشوه لدن متصل ٌزٌد تزٌادة االنفعال اللدن، أي أن الفلز ٌتصلد‬‫تاالنفعال. وٌتقى حجم العٌنة ثاتتا ً أثناء التشوه اللدن، ، ومع استطالة العٌنة فإنها تنخفض تشكل متجانس على طول‬ ‫المعٌار فً مساحة مقطعها العرضً.‬ ‫سلوك الخضوع النموذجً لستائك غٌر حدٌدٌة.‬ ‫1. حد المرونة الحقٌقً 2 . حد التناسب‬ ‫4. مقاومة الخضوع عند انفعال 2.0%‬ ‫3. حد المرونة‬ ‫‪Tensile Strength‬‬ ‫مقاومة الشد‬ ‫مقاومة الشد للمادة هً اإلجهاد األقصى التً تستطٌع المادة أن تتحمله المادة قبل االنكسار‬ ‫و ٌتم الحصول علٌها من قسمة الحمل األقصى على مساحة المقطع العرضً األصلً‬ ‫حمل أقصى‬ ‫𝛔‬ ‫مقاومة الشد =‬ ‫المساحةاألصلٌة‬ ‫‪Working Stress and Safety Factor‬‬ ‫إجهاد التشغٌل 𝛔 / وعامل اآلمان‪S.F‬‬ ‫من المهام االساسٌة فً تصمٌم المكونات المختلفة للسٌارة ،أن ال تجهد هذه المكونات كالمحور أو النابض أو أي‬ ‫جزء من المحرك و أجهزة نقل الحركة إلى ما بعد إجهاد التشؽٌل ،و ٌجب أن ٌكون هذا أقل من حد المرونة للمادة ،إن‬ ‫المصمم سٌضمن بذلك بقاء المكونات مرنة أي إنها تستعٌد أبعادها األصلٌة عند إزالة اإلجهاد و للحصول على إجهاد‬ ‫التشؽٌل تقسم مقاومة الشد على رقم مناسب ٌدعى عامل اآلمان‬
  19. 19. ‫90‬ ‫𝛔‬ ‫مقاومةالشد‬ ‫= 𝛔‬ ‫إجهاد التشغٌل=‬ ‫عامل ااآلمان‬ ‫𝛔‬ ‫مقاومةالشد‬ ‫=‪S.F‬‬ ‫عامل اآلمان=‬ ‫𝛔‬ ‫إجهادالتشؽٌل‬ ‫إن اختٌار عامل اآلمان المناسب ٌعتمد كثٌراً ♦على الخواص الفٌزٌابٌة للمادة المستخدمة و على طبٌعة التحمٌل و‬ ‫ٌستخدم ♦عامل آمان منخفض للمكونات المعرضة لحمل مستقر ذي قٌمة ثابتة ٌعرف بحمل السكون و♦ ٌستخدم عامل‬ ‫آمان مرتفع فً حالة تسلٌط حمل متكرر أو مفاجا أو حتى بعكس الحركة أي تكوٌن إجهادت شد وإنضغاط فً المادة‬ ‫على التعاقب هذا النوع ٌعرف بالحمل المتحرك‪Live Load‬‬‫و المكونات المعرضة لهذا النوع من األحمال ٌقال بؤنها فً حالة كالل وقد وجد إنه عند تسلٌط إجهاد الذي قد تكون قٌمته‬ ‫منخفضة كثٌراًعن قٌمة مقاومة الشد بصورة متكررة وإزالتها بؤن الكالل قد ٌسبب تصدع المادة .‬ ‫مثال1‬ ‫نموذج فوالذي قطره)‪ (10mm‬تعرض لحمل مقداره)‪ (9KN‬وتسبب فً زٌادة طوله من )‪ (100mm‬إلى‬ ‫3- معامل المرونة‬ ‫2- االنفعال‬ ‫1 - اإلجهاد‬ ‫)‪ (100.055mm‬احسب:-‬ ‫‪P=9KN=9×103=9000N‬‬ ‫1-اإلجهاد/‬ ‫𝛔‬ ‫0‪ΔL=L1 -L‬‬ ‫2- االنفعال/‬ ‫‪Δ L=100.055-100=0.055 mm‬‬ ‫‪ε‬‬ ‫= =‪E‬‬ ‫2‪= 208×103 MN/m‬‬ ‫3- معامل ٌونك/‬ ‫𝛔‬
  20. 20. ‫12‬ ‫مثال 2‬ ‫طول ذراع مكبح فوالذي (‪ ( 1.2 m‬تعرض ألقصى حمل مقداره (‪ ) 4.5 KN‬إذا كان التمدد فً طول الذراع ال ٌزٌد‬ ‫2- القطر المناسب للذراع‬ ‫عن (‪ ) 0.384 mm‬عٌن :-1-اإلجهاد األقصى الناتج فً الذراع‬ ‫معامل مرونة الفوالذ=(2 ‪) 200 GN/m‬‬ ‫=‪Δ L=0.384mm‬‬ ‫483000.0 =‬ ‫1-‬ ‫‪ε‬‬ ‫23000.0‬ ‫‪σ‬‬ ‫‪σ‬‬ ‫2‪200 × 0.00032 =0.064 GN/m2 = 0.064 × 103 MN/m‬‬ ‫‪P=4.5 KN=4.5×103=4500 N‬‬ ‫2-‬ ‫=‪σ‬‬ ‫[‬ ‫]‬ ‫=‪A‬‬ ‫=‬ ‫] [‬ ‫𝛔‬ ‫2‪A=70.31 mm‬‬ ‫=‪A‬‬ ‫‪= 70.31 mm‬‬ ‫=‬ ‫2‪=89.54 mm‬‬ ‫√ =‬ ‫‪= 9.46 mm‬‬ ‫مثال 3‬‫ساق ملولبة الطرفٌن )‪ )Stud‬لرأس اسطوانة لها قطر )‪ )d=14mm‬عند أسفل األسنان . إذا كان أقصى إجهاد‬ ‫شد مسموح فً المادة هو (2 ‪ ) σ=30 MN/m‬احسب الحمل المؤمون الذي تقدر أن تحمله الساق .‬ ‫2‪σ = 00 MN/m2 =30 N/mm‬‬ ‫=‪σ‬‬ ‫‪P = σ × A= 30×154 = 4620 N=4.620 KN‬‬
  21. 21. ‫02‬ ‫مثال4‬ ‫عمود مكبح فوالذي قطره (‪ )16 mm‬تعرض لقوة شد مقدارها(‪ )4.4 KN‬احسب إجهاد الشد بوحدات(2‪. )MN/m‬‬ ‫‪P=4.4KN=4.4×103 = 4400 N‬‬ ‫= 2‪A= d‬‬ ‫2‪)16(2 = 200.96 mm‬‬ ‫=‪σ‬‬ ‫=‬ ‫2‪= 21.875 N/mm‬‬ ‫2‪= 21.875 MN/m‬‬ ‫مثال5‬ ‫عتلة عمودٌة تسند وزن مقداره (‪ ) 8.2 KN‬فإذا كانت مساحة مقطع العتلة على شكل مستطٌل طوله ثالثة‬ ‫أضعاؾ عرضه جد أبعاد العتلة إذا كان إجهاد الشد لمادة العتلة )2‪( 70MN/m‬‬ ‫=‪σ‬‬ ‫=‪A‬‬ ‫‪A= a × b‬‬ ‫‪a= 3b‬‬ ‫2‪A=3b×b=3b‬‬ ‫=2‪3b‬‬ ‫=‬ ‫= 2‪b‬‬ ‫=‬ ‫41530000.0 =‬ ‫‪b = 0.00592 m‬‬ ‫‪b= 5.92 mm‬‬ ‫‪a=3×5.92=17.76 mm‬‬
  22. 22. ‫22‬ ‫مثال6‬‫حلقة من حدٌد الزهر،قطرها الخارجً(‪ )150mm‬و قطرها الداخلً (‪ (100mm‬و سمكها ‪ ) 65mm‬استعملت‬ ‫إلسناد حمل مقداره (‪ ( 70KN‬احسب معدل إجهاد الضؽط المتكون فً المعدن .‬ ‫)× =‪A‬‬ ‫= (‬ ‫2051 )‬ ‫2‪1002 ( = 9820mm‬‬ ‫‪P=70KN=70×103 = 70000 N‬‬ ‫=‪σ‬‬ ‫=‬ ‫2‪= 7.13 N/mm‬‬ ‫2‪= 7.13 MN/m‬‬ ‫مثال7‬ ‫اسطوانة محرك ذات تجوٌؾ داخلً قطره(‪)d1= 115mm‬ثبت رأس االسطوانة بواسطة عشرة سٌقان ملولبة‬ ‫الطرفٌن(‪ )Stud‬و صوامٌل ،قطر عمود األسنان (‪ )d2= 7.9mm‬إذا تم إحكام ربط كل صامولة إلى شد ابتدابً‬ ‫مقداره(‪ )P1=1.5KN‬احسب إجهاد الشد لجذر الساق الملولب عند ضؽط االسطوانة القصوى(2‪)5MN/m‬‬ ‫=1‪A‬‬ ‫=‬ ‫2‪= 10400 mm‬‬ ‫مساحة تجوٌؾ االسطوانة‬ ‫2‪C=5MN/m2 = 5N/mm‬‬ ‫ضؽط االسطوانة‬ ‫مساحة الشد على كل من السٌقان الملولبة العشرة بسبب ضغط االسطوانة =(مساحة التجوٌف ×ضغط االسطوانة) ×‬ ‫×‪Pc= A1×C‬‬ ‫=‬ ‫‪= 5200 N‬‬ ‫‪P= P1+Pc=1.5×103+5200=6700 N‬‬ ‫حمل الشد الكلً‪P‬على كل ساق ملولب‬ ‫=‪A‬‬ ‫2)9.7(×17587.0 =2)2‪)d‬‬ ‫المساحة ‪ A‬لكل ساق ملولب عند جذر األسنان‬ ‫‪A‬‬ ‫2‪=47.9mm‬‬ ‫=‪σ‬‬ ‫=‬ ‫2‪= 139.874 N/mm‬‬ ‫اإلجهاد‪ σ‬على كل ساق ملولب‬ ‫2‪= 139.874 MN/mm‬‬
  23. 23. ‫32‬ ‫مثال8‬ ‫عمود ربط مصنوع من فوالذ له مقاومة شد(2‪ (420MN/m‬و مساحة مقطعه العرضً(2‪)500mm‬تعرض‬ ‫لحمل شد(‪ .)30KN‬أحسب عامل اآلمان الذي ٌشؽل العمود عنده ؟‬ ‫×03=‪= 30 KN‬‬ ‫‪N & σ‬‬ ‫2‪= 420 MN/m2 = 420 N/mm‬‬ ‫حمل التشؽٌل‬ ‫= ‪σ‬‬ ‫=‬ ‫2‪= 60 N/mm‬‬ ‫إجهاد التشؽٌل=‬ ‫مساحةالمقطع‬ ‫مقاومةالشد‬ ‫=‪S.F‬‬ ‫=‬ ‫)‬ ‫7= (‬ ‫عامل اآلمان=‬ ‫إجهادالتشؽٌل‬ ‫مثال9‬ ‫عمود سحب مصنوع من فوالذ طري مصمم لنقل أقصى حمولة (‪)250KN‬بعامل آمان(4) إذا كانت مقاومة شد الفوالذ‬ ‫(2‪)540MN/m‬و معامل ٌونك(2‪ )200GN/m‬عٌن‬ ‫أ- القطر المناسب لمقطع دابري مصمت .‬ ‫ب- المقدار الذي ٌتمدد به العمود على فرض إن طوله (‪)3m‬‬ ‫مقاومةالشد‬ ‫= ‪σ‬‬ ‫=‬ ‫2‪=135 MN/m‬‬ ‫أ- إجهاد التشغٌل=‬ ‫عامل اآلمان‬ ‫أقصىحمل‬ ‫= ‪σ‬‬ ‫إجهاد التشغٌل المؤمون=‬ ‫عامل اآلمان‬ ‫=‪A‬‬ ‫=‬ ‫‪)N‬‬ ‫2‪( = 1852 mm‬‬ ‫‪=A‬‬ ‫2581 =‬ ‫=‬ ‫2‪= 2358 mm‬‬ ‫√ =‪d‬‬ ‫‪= 48.56 mm‬‬ ‫2‪E=200GN/m2 = 200 ×103 MN/m‬‬ ‫ب/ معامل ٌونك‬ ‫?=‪σ = 135MN/m2 & L=3m & Δ L‬‬ ‫=‪ε‬‬ ‫&‬ ‫=‪ε‬‬ ‫=‬ ‫576000.0 =‬ ‫‪Δ L=ε× L = 0.000675 × 3 = 0.002025 m = 2.025 mm‬‬
  24. 24. ‫42‬ ‫إجهاد القص‬ ‫إن إجهاد القص ٌختلؾ عن إجهادي الشد و االنضؽاط ،إذ أنه ٌتسبب عن قوى تعمل مع أو توازي المساحة التً تقاوم‬ ‫القوى المإثرة فٌها .ٌحدث إجهاد القص أٌنما كانت األحمال مسلطة بحٌث تجعل مقطعا ً ما ٌحاول االنزالق على مقطع‬ ‫أخر. ٌكون إجهاد القص منتظما"عندما تمر محصلة قوى القص من مركز المساحة التً تقص و ٌرمز إلجهاد القص‬ ‫المنتظم بالحرؾ 𝜏‬‫و إجهاد القص ٌحدث عندما تإثر قوتان على المادة فً اتجاهٌن متضادٌن ولكن ال تإثران على نفس المكان فتإدٌان إلى‬ ‫تحرٌك جزء من المادة فً اتجاه والجزء اآلخر فً اتجاه آخر مما ٌإدى إلى أحد شٌئٌن:‬ ‫األول: كسر المادة أو ما ٌعرف فً الهندسة تالقص.‬ ‫الثانً: الخضوع وهو استجاتة المادة لإلجهاد فٌتشوه شكل المادة متخذاً اتجاه القوة المإثرة علٌه.‬ ‫ومقاومة القص هً خاصٌة فً المادة تجعلها تقاوم إجهاد القص الواقع علٌها فال تنكسر أو ٌحدث لها خضوع.‬‫فً الهندسة المدنٌة والهندسة المٌكانٌكٌة تختار المواد أو تصمم تحٌث تزٌد مقاومة القص تالنستة لها تستب تعرضها‬ ‫ألحمال كثٌرة ومن ثم إجهاد القص.‬‫وتختلف مقاومة المواد إلجهاد القص، فالمواد القصٌفة مثل الحدٌد الزهر والخرسانة تنكسر عند تعرضها إلجهاد القص،‬ ‫أما المواد المطٌلة مثل األلمونٌوم فال تنكسر‬ ‫=𝝉‬ ‫(2‪) N/mm‬‬ ‫فً حالة حدوث القص فً مستوى واحد (قص مفرد)‬
  25. 25. ‫52‬ ‫=𝝉‬ ‫فً حالة حدوث القص فً مستوٌٌن (قص مزدوج)‬ ‫العالقة بٌن إجهاد القص و انفعال القص (معامل الجساءة ‪ٌ )G‬طبق قانون هوك أٌضا ً على إجهاد القص‬ ‫كما هو علٌه فً إجهاد الشد و االنضؽاط‬ ‫𝝉‬ ‫𝝉‬ ‫إجهادالقص‬ ‫= =‪G‬‬ ‫ثابت =‬ ‫إنفعال القص‬ ‫مثال1‬ ‫عمود دوار لسٌارة ٌنقل عزما ً مقداره(‪ )120Nm‬إذاكانت وصلة الحركة مثبته على شفة التدوٌر بواسطة (6) براؼً‬ ‫ذات قطر(‪ )8mm‬موضوعة على مسافات متساوٌة حول دابرة خطوة ذات قطر(‪ )75mm‬عٌن إجهاد القص فً كل‬ ‫برؼً .‬ ‫‪∅= 75mm=0.075m‬‬ ‫قطر دابرة الخطوة‬ ‫=‪R‬‬ ‫‪= 0.0375m‬‬ ‫نصؾ قطر دابرة الخطوة‬ ‫العزم‬ ‫=‪P‬‬ ‫قوة القص عند دابرة الخطوة(البراؼً)=‬ ‫نصؾ قطر دابرة البراؼً‬ ‫=‪P‬‬ ‫‪= 3200N‬‬ ‫=𝜏‬ ‫حٌث إن‬ ‫=‪A‬‬ ‫2‪= 0.78571 × 82 = 50.2857mm‬‬ ‫‪ -n‬عدد البراؼً‬ ‫= 𝜏‬ ‫‪= 10.606N/mm‬‬ ‫‪ -A‬مساحة المقطع للبرؼً‬ ‫2‪= 10.606MN/m‬‬
  26. 26. ‫62‬ ‫مثال2‬ ‫قوة سحب مقدارها (‪ ( 80KN‬تإثر فً الوصلة المبٌنة فً الشكل أدناه. إذا كان إجهاد القص المسموح به فً مسمار‬ ‫الربط هو (2‪ )80MN/m‬جد قطر مسمار الربط لتحمل قوة السحب .‬ ‫الحل/إن قوة السحب المإثرة فً الوصلة تحدث إجهاد قص فً المسمار خالل مقطعٌن من مساحة مقطعه هما‬ ‫ا (‪)CD‬و(‪ ( EF‬وبهذا تكون مساحة القص‬ ‫×2=‪AS‬‬ ‫=𝜏‬ ‫=‪AS‬‬ ‫=‪AS‬‬ ‫2‪= 0.001m2 = 1000mm‬‬ ‫2 = 0001‬ ‫√ =‪d‬‬ ‫‪= 25.23mm‬‬ ‫مثال3‬ ‫جد مقدار قطر الوصلة (‪ )D‬وقطر لولب(برؼً) الربط (‪ )d‬فً الوصلة المبٌنة فً الشكل اآلتً .إذا كانت القوة المنقولة‬ ‫من جهة إلى أخرى خالل لولب الربط هً (‪ ) 90KN‬كذلك إجهاد الشد لمادة الوصلة (2‪ )110MN/m‬و إجهاد القص‬ ‫فً لولب الربط(2‪( 70MN/m‬‬ ‫=‪σ‬‬ ‫=‪A‬‬ ‫𝝈‬ ‫=‪A‬‬ ‫2‪D‬‬ ‫&‬ ‫= 2‪D‬‬ ‫√=‪D‬‬ ‫=‬ ‫‪= 0.03228m=32.28mm‬‬
  27. 27. ‫72‬ ‫إن تؤثٌر القوة على اللولب ٌحدث القطع فً مقطعٌن‬ ‫=‪A‬‬ ‫=𝜏‬ ‫=‪A‬‬ ‫=‬ ‫√=‪d‬‬ ‫√ =‬ ‫‪=0.02861m=28.61mm‬‬ ‫مثال4‬ ‫تثبت رافعة (‪ )Lever‬فً عمود إدارة قطره (‪ )40mm‬بواسطة (‪ )key‬عرضه(‪( 10 mm‬وطول( ‪( 50 mm‬كما‬ ‫فً الشكل أدناه . أحسب أعظم قٌمة للحمل ‪ P‬الذي ٌمكن تعرٌض طرؾ الرافعة له دون‬ ‫العزم الناتج من تؤثٌر القوة ‪ P‬حول النقطة ‪ٌ D‬كون‬ ‫‪M= P× L‬‬ ‫8.0 ×‪M=P‬‬ ‫المساحة التً تقاوم دوران العتلة بالنسبة لعمود اإلدارة هً مساحة الخابور عند المستوى ‪ a,b‬هً‬ ‫× 5 = 50.0 ×10.0‬ ‫2‪m‬‬ ‫قوة القص المسموح بها هً ‪Ps‬‬ ‫𝜏 × ‪Ps = As‬‬ ‫× 5 = ‪Ps‬‬ ‫‪× 100× 106 = 5000 N‬‬ ‫لؽرض االتزان ٌجب أن ٌتساوى عزم اللً الناتج من تؤثٌر القوة ‪ P‬مع عزم قوة القص ‪ Ps‬المإثرة فً الخابور‬ ‫0005=‪0.8×P‬‬ ‫‪P= 125N‬‬
  28. 28. ‫82‬ ‫إجهاد االنحناء‬ ‫فً جمٌع التطبٌقات الهندسٌة تكون اؼلب األجزاء تحت تؤثٌر أحمال ثابتة أو أحمال متؽٌرة وٌكون محرك وهٌكل‬ ‫السٌارة تحت تؤثٌر هذه القوى ونتٌجة لذلك ٌحدث إجهاد االنحناء فً تلك األجزاء إضافة إلى اإلجهادات األخرى وٌعد‬‫اختبار االنحناء من االختبارات العملٌة الصناعٌة . حٌث ٌطبق على األسٌاخ أو السٌقان أو األعمدة أو الكمرات بقطاعاتها‬ ‫المختلفة وذلك لمطابقة الظروؾ التً تتعرض لها المنشؤت الهندسٌة أو أجزاء اآلالت والماكٌنات عند أداء وظٌفتها من‬ ‫إجهادات االنحناء وتلك االجهادات تسببها العزوم الداخلٌة التً ٌكون مستوى تؤثٌرها عمودٌا ً على مستوى المقطع‬ ‫العرضً للعمود ،وتكون مصحوبة بإجهادات شد على السطح الخارجً من القسم األسفل ،وإجهادات ضؽط على السطح‬ ‫العلوي الداخلً للعٌنة‬ ‫الشكل (12): ٌوضح بعض حاالت االنفعاالت الناجمة من اإلجهادات المٌكانٌكٌة المختلفة التً ٌتعرض لها الحدٌد كالشد‬ ‫(‪ ،)Tension‬الضغط (‪ ،)Compression‬اللً (‪ ،)Torsion‬والقص (‪- .)Shear‬عن الموسوعة البرٌطانٌة 4991م‬ ‫𝛔‬ ‫=‬ ‫=‬ ‫حٌث :- ‪ - M‬عزم االنحناء (2‪)N.m‬‬ ‫- عزم القصور الذاتً لمقطع الجسم حول خط التعادل )4‪)m‬‬ ‫‪ -σb‬إجهاد االنحناء (2‪)N/m‬‬ ‫‪ - Y‬بعد ألٌاؾ الطبقة الخارجٌة عن المحور المحاٌد(‪) m‬‬ ‫‪ -R‬نصؾ قطر التقوس مقاس إلى سطح التعادل (‪)m‬‬ ‫‪ - E‬معامل ٌونك لمادة الجسم (2‪) N/m‬‬ ‫ولؽرض إٌجاد عالقة بٌن عزم االنحناء ومقدار العزم المإثر ٌجب افتراض ما ٌآتً :-‬ ‫1- تظل المقاطع المستوٌة قبل االنحناء مستوٌة بعد االنحناء أي الٌحدث تشوه فً تلك المقاطع‬

×