التوتر والانفعال في المواد

Study Notes

Stress and Strain

Stress: Measure of internal force within materials, calculated as force per unit area.
- Units: Pascals (Pa) or Newtons per square meter (N/m²).
- Types:
  - Tensile Stress: Pulling force.
  - Compressive Stress: Pushing force.
  - Shear Stress: Force parallel to the surface.
Strain: Measure of deformation representing the displacement between particles in a material.
- Defined as the change in length divided by the original length (dimensionless).
- Types:
  - Normal Strain: Change in length (elongation or shortening).
  - Shear Strain: Change in angle between surfaces.

Elasticity

Definition: Ability of a material to return to its original shape after the removal of stress.
Described by Hooke’s Law: Stress is directly proportional to strain within the elastic limit.
Elastic Limit: Maximum stress that can be applied without permanent deformation.
Young’s Modulus (E): Ratio of tensile stress to tensile strain; a measure of stiffness.
- High E indicates a stiff material.

Plasticity

Definition: Ability of a material to undergo permanent deformation without rupture.
Occurs when stress exceeds the elastic limit.
Key Concepts:
- Yield Point: Stress level at which material begins to deform plastically.
- Ductility: Measure of a material's ability to deform under tensile stress (e.g., metals).
- Brittleness: Tendency to fracture without significant deformation (e.g., ceramics).

Material Toughness

Definition: Ability of a material to absorb energy and plastically deform without fracture.
Measured as the area under the stress-strain curve.
Key Points:
- Tough materials can withstand significant deformation before failure.
- Toughness combines strength and ductility.
Applications: Important in structural materials where energy absorption is critical (e.g., in construction and safety equipment).

الإجهاد والانفعال

الإجهاد: قياس للقوة الداخلية داخل المواد، يتم حسابه كنسبة القوة إلى المساحة.
الوحدات: الباسكال (Pa) أو نيوتن لكل متر مربع (N/m²).
أنواع الإجهاد:
- الإجهاد الشدّي: قوة سحب.
- الإجهاد الضاغط: قوة دفع.
- الإجهاد القصي: قوة موازية لسطح المادة.
الانفعال: قياس للتشوه يمثل الانتقال بين الجزيئات في المادة.
يُعرّف بأنه التغير في الطول مقسومًا على الطول الأصلي (لا Dimensionless).
أنواع الانفعال:
- الانفعال العادي: تغير في الطول (إطالة أو تقصير).
- الانفعال القصي: تغير في الزاوية بين الأسطح.

المرونة

التعريف: قدرة المادة على العودة إلى شكلها الأصلي بعد إزالة الإجهاد.
يتم وصفه بقانون هوك: الإجهاد يتناسب طرديًا مع الانفعال ضمن الحدود المرنة.
حد المرونة: الحد الأقصى للإجهاد الذي يمكن تطبيقه دون تشوه دائم.
معامل يونغ (E): نسبة الإجهاد الشدّي إلى الانفعال الشدّي؛ مؤشر على صلابة المادة.
قيمة عالية لـ E تشير إلى مادة صلبة.

اللدونة

التعريف: قدرة المادة على التحمل تحول دائم دون كسر.
يحدث عندما يتجاوز الإجهاد حد المرونة.
المفاهيم الأساسية:
- نقطة الانصهار: مستوى الإجهاد الذي تبدأ عنده المادة في التشوه اللدن.
- الليونة: قياس قدرة المادة على التشوه تحت الإجهاد الشدّي (مثل المعادن).
- الهشاشة: ميل للكسر دون تشوه كبير (مثل السيراميك).

متانة المواد

التعريف: قدرة المادة على امتصاص الطاقة والتشوه اللدن دون كسر.
يتم قياسها كمساحة تحت منحنى الإجهاد-الانفعال.
نقاط رئيسية:
- المواد المتينة يمكنها تحمل تشوه كبير قبل الفشل.
- المتانة تجمع بين القوة والليونة.
التطبيقات: مهم في المواد الهيكلية حيث تكون امتصاص الطاقة حاسمة (مثل في البناء ومعدات السلامة).

Description

هذا الاختبار يركز على فهم مفاهيم التوتر والانفعال في المواد. سنتناول أنواع التوتر، والانفعال، بالإضافة إلى مفهوم المرونة وقانون هوك. احصل على فهم أعمق حول كيف تتفاعل المواد عندما تتعرض للقوة.