الهندسة المدنية — مقاومة المواد: الإجهادات والانفعالات — السنة الثانية جامعي — الهندسة المدنية — النظام الجامعي الجزائري

مقاومة المواد: الإجهادات والانفعالات

مقاومة المواد (Strength of Materials) هي فرع من فروع الهندسة الميكانيكية والمدنية يهتم بدراسة سلوك المواد تحت تأثير القوى والأحمال المختلفة. الهدف الأساسي هو تحديد قدرة العناصر الإنشائية على تحمل القوى المؤثرة دون انهيار أو تشوه دائم.

مفهوم الإجهاد (Stress)

الإجهاد هو القوة الداخلية لكل وحدة مساحة تنشأ داخل المادة نتيجة تأثير قوى خارجية. يُرمز له بالرمز σ (سيجما) ويُحسب بالعلاقة: σ = F / A حيث F: القوة المؤثرة (نيوتن)، A: مساحة المقطع العرضي (متر مربع). وحدة قياس الإجهاد هي الباسكال (Pa) أو نيوتن/متر².

أنواع الإجهاد:
• إجهاد الشد (Tensile Stress): ينشأ عندما تتعرض المادة لقوى شد تؤدي إلى استطالتها.
• إجهاد الضغط (Compressive Stress): ينشأ تحت تأثير قوى ضغط تؤدي إلى تقصير المادة.
• إجهاد القص (Shear Stress): ينشأ عندما تؤثر قوى متعاكسة متوازية على المادة تؤدي إلى انزلاق أجزائها.

مفهوم الانفعال (Strain)

الانفعال هو التغير النسبي في أبعاد المادة نتيجة تأثير الإجهاد. يُرمز له بالرمز ε (إبسيلون). يُحسب بالعلاقة: ε = ΔL / L₀ حيث ΔL: التغير في الطول، L₀: الطول الأصلي. الانفعال كمية لا بعدية.

علاقة الإجهاد-الانفعال (Stress-Strain Curve)

يمثل منحنى الإجهاد-الانفعال العلاقة بين الإجهاد والانفعال للمادة. يمر بعدة مراحل: مرونة خطية (Hooke\’s Law): σ = E × ε حيث E هو معامل المرونة (Young\’s Modulus). ثم مرحلة الخضوع (Yielding) حيث تبدأ المادة في التشوه اللدن، وأخيراً مرحلة الانهيار (Fracture).

مثال: قضيب فولاذي قطره 20 مم يحمل قوة شد 50 كيلو نيوتن. الإجهاد = 50,000 / (π × 0.01²) = 159.15 ميجا باسكال.

للمزيد حول هذا الموضوع، يمكنكم الاطلاع على درس الهندسة المدنية: أساسيات الإنشاء ودرس خواص المواد البنائية.