خواص ميكانيكية لألخشاب PDF

‫الخواص الميكانيكية لألخشاب‬ ‫دراسة تفصيلية للكيمياء المكونة لألخشاب‬ ‫ا‪.‬د‪.‬هانى حلمى‬ ‫‪2025-2024‬‬  ‫الخواص الميكانيكية لألخشاب‬ ‫ يستخدم اإلنسان منذ القدم وحتى اآلن مواد مختلفة للبناء وتعرف هذه المواد علي إنها مواد البناء ال...

‫الخواص الميكانيكية لألخشاب‬ ‫دراسة تفصيلية للكيمياء المكونة لألخشاب‬ ‫ا‪.‬د‪.‬هانى حلمى‬ ‫‪2025-2024‬‬  ‫الخواص الميكانيكية لألخشاب‬ ‫ يستخدم اإلنسان منذ القدم وحتى اآلن مواد مختلفة للبناء وتعرف هذه المواد علي إنها مواد البناء الهندسية‬ ‫ومنها مواد معدنية ومواد غير معدنية‪.‬‬ ‫‪ -‬وتظل تلك المواد مرغوبة لدي اإلنسان مادامت‪:‬‬ ‫‪ -1‬تفي بالغرض المستخدمة من أجله‪.‬‬ ‫‪ -2‬لم تظهر مواد أخري منافسة تظهر كفاءة أفضل منها‪.‬‬ ‫‪ -3‬منخفضة التكاليف‪.‬‬ ‫‪ -4‬توفر عنصر األمان في االستخدام‪.‬‬  ‫تابع الخواص الميكانيكية لألخشاب‬ ‫ تعتبر األخشاب من أهم المواد الهندسية الغير معدنية التي استخدمها اإلنسان األول‬ ‫والتي مازالت تنافس وتتفوق علي غيرها من المواد األخرى مثل الحديد‬ ‫واأللومنيوم والبالستيك وذلك لما لألخشاب من خواص تجعلها تتفوق علي تلك‬ ‫المواد‪.‬‬  ‫تابع الخواص الميكانيكية لألخشاب‬ ‫ عادة ما تدرس المادة وتتحدد مدى صالحيتها لالستخدامات المختلفة من خالل خواصها المختلفة والتي منها‬ ‫خواص طبيعية (مثل‪ :‬المحتوي الرطوبي‪ ،‬االنكماش واالنتفاخ)‪ ،‬الخواص الحرارية (مثل‪ :‬التمدد الحراري‪،‬‬ ‫معامل التوصيل الحراري)‪ ،‬الخواص الصوتية‪ ،‬الخواص الكهربية والخواص الميكانيكية ومن ذلك نجد ان‪:‬‬ ‫مدي صالحية المادة الستخدام معين‬ ‫خواص المادة تحدد‬ ‫ الخواص الميكانيكية هي إحدى خواص المادة والتي تحدد بدرجة كبيــة التطبيقات الصحيحة المختلفة لها‬ ‫ومدي صالحيتها لالستخدام في األغراض اإلنشائية‪.‬‬  ‫تابع الخواص الميكانيكية لألخشاب‬ ‫ تعريف الخواص الميكانيكية لألخشاب‪:‬‬ ‫هي تلك الخواص التي تشير إلى سلوك المادة الخشبية تجاه المؤثرات الخارجية‬ ‫(القوي واألحمال) والتي تؤدي إلى إحداث تغيرات في الشكل أو األبعاد أو أي‬ ‫صورة أخري من صور التشوه ‪.‬‬  ‫أنواع القوي أو الجهود التي تتعرض لها األخشاب أثناء االستعمال‪:‬‬ ‫‪ -1‬على أساس المنشأ‪:‬‬ ‫أ‪ -‬قوي أو جهود داخلية مثل جهود النمو وجهود التجفيف‪.‬‬ ‫ب‪ -‬قوي أو جهود خارجية‪ :‬جهود الشد والضغط واالنحناء والقص‪.‬‬ ‫تابع أنواع القوي أو الجهود التي تتعرض لها األخشاب أثناء االستعمال‪:‬‬ ‫‪ -2‬على أساس سرعة التطبيق تأثير الوقت‪:‬‬ ‫أ‪.‬قوي أو جهود إستاتيكية‪.‬‬ ‫ب‪.‬قوي أو جهود ديناميكية أو صدم‪.‬‬ ‫ت‪.‬قوي أو جهود متكررة‪.‬‬ ‫ت‪.‬قوي أو أحمال ميتة‪.‬‬  ‫تابع أنواع القوي أو الجهود التي تتعرض لها األخشاب أثناء االستعمال‪:‬‬ ‫‪ -3‬على أساس التوزيع‪:‬‬ ‫أ‪ -‬قوي او جهود مركزة ومنها أحمال أو جهود مركزة في نقطة أو في نقطتين كما في شكل رقم ‪ 1‬التالي‪:‬‬  ‫تابع أنواع القوي أو الجهود التي تتعرض لها األخشاب أثناء االستعمال‪:‬‬ ‫ب‪ -‬قوي او جهود موزعة‪ :‬وهي موزعة بانتظام (متساوية) أو غير منتظمة (غير متساوية)‪.‬‬ ‫التالي‪:.‬‬ ‫كما في شكل رقم ‪2‬‬ ‫حمل موزع غير متساوي أو غير منتظم‬ ‫حمل موزع متساوي أو منتظم‬ ‫شكل ‪ 2‬نوعي الحمل الموزع التي تتعرض لها األخشاب أثناء االستعمال‬  ‫تابع أنواع القوي أو الجهود التي تتعرض لها األخشاب أثناء االستعمال‪:‬‬ ‫‪ -4‬على أساس النوع‪:‬‬ ‫أ‪.‬قوي أو جهود شد‪.‬‬ ‫ب‪.‬قوي أو جهود ضغط‪.‬‬ ‫ت‪.‬قوي أو جهود قص‪.‬‬ ‫إنحناء‬ ‫قص‬ ‫شد‬ ‫ضغط‬ ‫انحناء‪.‬‬ ‫ث‪.‬قوي أو جهود‬ ‫أنواع األحمال المعرضة لها األخشاب تبعا ً للنوع‬  ‫تابع أنواع القوي أو الجهود التي تتعرض لها األخشاب أثناء االستعمال‪:‬‬ ‫ الحظ أن‪:‬‬ ‫ التعبير عن القوي أو األحمال أو الجهود يشير إلى معني واحد تقريبا وهو‬ ‫المؤثر الخارجي‪.‬‬ ‫ تعرف جهود الشد‪ ،‬الضغط والقص على إنها الجهود األساسية أو الجهود البسيطة‪.‬‬ ‫ يعرف جهد اإلنحناء على أنه جهد مركب أو معقد‪.‬‬  ‫تعريفات هامة‬ ‫القوة‪:‬‬ ‫هي أي فعل يؤدي إلى تحريك الجسم من السكون أو تغيير شكله أو حجمه أو اتجاهه إذا كان‬ ‫الجسم متحركا‪.‬‬ ‫التشوه‪:‬‬ ‫هو مقدار التغير في الشكل أو البعد أو الحجم الحادث في الجسم نتيجة لتعرضها لقوي خارجية‬ ‫ويكون ذلك في شكل استطالة أو نقص أو انزالق أو إنحناء تبعا لنوع القوي المؤثرة‪.‬‬  ‫تعريفات هامة‬ ‫ الجهد‪:‬‬ ‫ هو كثافة القوي الموزعة على وحدة المساحة أو الحجم ويعبر عنه بالمعادلة الحمل‪ /‬المساحة)‬ ‫ومن وحداته كجم ‪ /‬سم أو رطل ‪ /‬بوصة أو ميجابسكال‪.‬‬ ‫ االنفعال‪:‬‬ ‫ هو وحدة التشوه أو مقدار التغير الحادث في الجسم نتيجة القوى الخارجية لكل وحدة من‬ ‫األبعاد األصلية ويعبر عنه بالمعادلة (التغير في األبعاد ‪/‬البعد األصلي) وعادة ليس له وحدات‬ ‫ولكن قد يشار إليه بوحدات مم‪ /‬مم أو سم‪ /‬سم‪.‬‬  ‫تعريفات هامة‬ ‫ المرونة‪:‬‬ ‫ هي خاصية للمادة تعطي لها القدرة علي الرجوع إلى شكلها األصلي بعد تشكلها نتيجـــة التعرض‬ ‫للقوي الخارجية ثم إزالة تلك القوي المؤثرة‪.‬‬ ‫ أي أن المادة المرنة هي المادة التي تعود إلى شكلها األصلي بعد تشكلها وإزالة القوي المؤثرة‪.‬‬ ‫ اللدونة‪:‬‬ ‫ هي خاصية للمادة تعطي لها القدرة على االحتفاظ بشكلها بعد تشكلها نتيجة التعرض للقوي‬ ‫الخارجية ثم إزالة تلك القوي المؤثرة وهي بذلك عكس المرونة تماما‪.‬‬  ‫تعريفات هامة‬ ‫المقاومة‪:‬‬ ‫هي قدرة المادة على مقاومة القوي واألحمال الخارجية المؤثرة عليها وهناك مقاومة في الشد‬ ‫والضغط واالنحناء ويُشار إليها عادة بالقيمة القصوي‪.‬‬ ‫المتانة‪:‬‬ ‫هي خاصية للمادة تعبر عن قدرتها على امتصاص الطاقة عند تحميلها حتى الكسر وتقدر عادة‬ ‫باألحمال الديناميكية أو حمل الصدم وتمثل بالمساحة تحت منحني الحمل والتشوه أو منحني‬ ‫الجهد واإلنفعال والمادة المتينة هي المادة التي تتشكال تشكال كبيرا ً عند تحميلها حتى الكسر‪.‬‬  ‫تعريفات هامة‬ ‫الصالدة‪:‬‬ ‫هي خاصية تعطي للمادة القدرة على اإلحتفاظ بشكل سطحها سليم متماسك تحت تأثير األحمال‬ ‫الخارجية ومنها صالدة العالمة وصالدة البري وصالدة الخدش وصالدة القطع وتقدر عادة من خالل‬ ‫إختبار الصالدة والمادة الصلبة هي المادة التي تتشكل تشكالً بسيطا ً عند تحميلها حتى الكسر (أي انها‬ ‫مادة صعبة الثني)‪.‬‬ ‫الصالبة (الكزازة)‪:‬‬ ‫هي خاصية تعبر عن مدي مقاومة المادة ألي نوع من التغير في الشكل تحت تأثير القوي الخارجية‪.‬‬  ‫منحني الحمل والتشوه أو منحني الجهد واالنفعال‪:‬‬ ‫(‪ )1‬عند تعرض قطعة خشبية إلى حمل محدد ينتج عن ذلك تشوه تبعا ً لنوع القوة المؤثرة (استطالة‬ ‫في حالة الشد أو نقص في حالة الضغط أو إنحناء في حالة اإلنحناء أو انزالق في حالة القص وهكذا)‪.‬‬ ‫(‪ )2‬يمكن رسم العالقة بين الحمل والتشوه ويسمي منحني الحمل والتشوه (وقد يعبر عن الحمل بداللة‬ ‫الجهد ويُعبر عن التشوه بداللة االنفعال ويسمي منحني الجهد واالنفعال)‪.‬‬ ‫(‪ )3‬هنالك عالقة بين الحمل والتشوه أو بين الجهد واالنفعال ففي المواد الشبه مرئه مثل المطاط‬ ‫يتناسب الجهد مع االنفعال حتى نقطة تسمي نقطة حد المرونة أو حد التناسب وأسفل هذه النقطة فإن‬ ‫أي جهد تتعرض له القطعة الخشبية ينتج عنه انفعال مناظر ومتناسب معه ولذلك تكون تلك المرحلة‬ ‫في صورة خط مستقيم يسمي خط المرونة أو الخط المستقيم‪.‬‬  ‫منحني الحمل والتشوه أو منحني الجهد واالنفعال‪:‬‬ ‫(‪ )4‬عند إزالة الجهد المؤثر أسفل نقطة حد التناسب يحدث إسترداد كامل وسريع لإلنفعال المتكون‪.‬‬ ‫(‪ )5‬بعد نقطة حد التناسب ال يوجد تناسب بين الجهد واإلنفعال حيث نجد أن أي جهد ينتج عنه إنفعال‬ ‫بمعدل أكبر من الجهد‪.‬‬ ‫(‪ )6‬عند إزالة الجهد في تلك المرحلة الممتدة (من حد التناسب وحتي الحمل األقصى) يحدث استرداد‬ ‫لجزء من االنفعال ويبقي جزء آخر غير مسترد ولذلك تسمي تلك المنطقة بإسم منطقة التشكل الدائم‬ ‫وخواص المادة في تلك المرحلة تعرف باللدونة‪.‬‬ ‫(‪ )7‬بعد تلك المرحلة فإن أي جهد مطبق علي القطعة الخشبية ينتج عنه إنهيار أو كسر وتسمي تلك‬ ‫النقطة بالحمل األقصي أو الجهد األقصي‪.‬‬  ‫منحني الحمل والتشوه أو منحني الجهد واالنفعال‪:‬‬ ‫ المنحني المتحصل عليه يسمي منحني الحمل والتشوه أو منحني الجهد واإلنفعال كما في الشكل التالي‪:‬‬ ‫التشوه أو االنفعال‬ ‫منحنى الحمل والتشوه في األخشاب‬  ‫ً‬ ‫جزيال‬ ‫شكرا‬ ‫ً‬