الهندسة المدنية — مقاومة المواد: الاجهاد والانفعال

الاجهاد والانفعال في مقاومة المواد

مقاومة المواد (Strength of Materials) هي فرع من فروع الهندسة الميكانيكية والمدنية يهتم بدراسة سلوك المواد تحت تاثير القوى والاحمال المختلفة. يعتبر مفهومي الاجهاد (Stress) والانفعال (Strain) من المفاهيم الاساسية في هذا المجال.

الاجهاد (Stress)

الاجهاد هو القوة الداخلية المقاومة المؤثرة على وحدة المساحة من مقطع العنصر. يقاس بوحدة باسكال (Pa) او نيوتن/متر مربع. رياضيا: الاجهاد = القوة / المساحة (sigma = F / A)

انواع الاجهاد:
– اجهاد الشد (Tensile Stress): يحدث عند تعرض العنصر لقوى شد
– اجهاد الضغط (Compressive Stress): يحدث عند تعرض العنصر لقوى ضغط
– اجهاد القص (Shear Stress): يحدث عند تعرض العنصر لقوى قص موازية للمقطع

الانفعال (Strain)

الانفعال هو التغير النسبي في ابعاد العنصر نتيجة تاثير القوى الخارجية. هو كمية غير بعدية (بدون وحدات). رياضيا: الانفعال = التغير في الطول / الطول الاصلي (epsilon = delta-L / L)

قانون هوك (Hookes Law)

ينص قانون هوك على ان الاجهاد يتناسب طرديا مع الانفعال في حدود المرونة: sigma = E * epsilon حيث E هو معامل يونج (Youngs Modulus) ويعبر عن صلابة المادة.

منحنى الاجهاد والانفعال

يوضح هذا المنحنى علاقة الاجهاد بالانفعال للمواد المختلفة. توجد عدة نقاط مهمة على هذا المنحنى: حد المرونة (Elastic Limit)، نقطة الخضوع (Yield Point)، نقطة الانهيار (Breaking Point).

لمزيد من المعلومات، راجع درس التكامل في الرياضيات ودرس حساب المساحات والحجوم في الهندسة.