ما هي قوة الشد وقوة الخضوع？

أي مادة تحت تأثير قوة خارجية متزايدة أو ثابتة سوف تتجاوز في النهاية حدًا معينًا ويتم تدميرها. هناك أنواع عديدة من القوى الخارجية التي تسبب ضررا للمواد، مثل التوتر والضغط والقص والالتواء. قوتي القوة، قوة الشد وقوة الخضوع، مخصصة لقوة الشد فقط.
يتم الحصول على هاتين القوتين من خلال اختبارات الشد. يتم شد المادة بشكل مستمر بمعدل تحميل محدد حتى تنكسر، وتكون القوة القصوى التي تتحملها عند الكسر هي حمل الشد النهائي للمادة. حمل الشد النهائي هو تعبير عن القوة، ووحدتها هي نيوتن (N). نظرًا لأن نيوتن وحدة صغيرة، في معظم الحالات، يتم استخدام كيلونيتون (KN)، ويتم تقسيم حمل الشد النهائي على العينة. ويسمى الإجهاد الناتج من منطقة المقطع العرضي الأصلي بقوة الشد.

إنه يمثل أقصى قدرة للمادة على مقاومة الفشل تحت التوتر. إذن ما هي قوة الخضوع؟ قوة الخضوع هي فقط للمواد المرنة، والمواد غير المرنة ليس لها قوة الخضوع. على سبيل المثال، جميع أنواع المواد المعدنية والبلاستيك والمطاط وغيرها، جميعها تتمتع بالمرونة وقوة الخضوع. الزجاج والسيراميك والبناء وما إلى ذلك غير مرنة بشكل عام، وحتى لو كانت هذه المواد مرنة، فهي ضئيلة. تتعرض المادة المرنة لقوة خارجية ثابتة ومتزايدة باستمرار حتى تنكسر.
ما الذي تغير بالضبط؟ أولاً، تخضع المادة لتشوه مرن تحت تأثير القوة الخارجية، أي أن المادة ستعود إلى حجمها وشكلها الأصليين بعد إزالة القوة الخارجية. عندما تستمر القوة الخارجية في الزيادة وتصل إلى قيمة معينة، ستدخل المادة في فترة التشوه البلاستيكي. بمجرد أن تدخل المادة في التشوه البلاستيكي، لا يمكن استعادة الحجم والشكل الأصلي للمادة عند إزالة القوة الخارجية! قوة النقطة الحرجة التي تسبب هذين النوعين من التشوه هي قوة خضوع المادة. وبالتوافق مع قوة الشد المطبقة، فإن قيمة قوة الشد لهذه النقطة الحرجة تسمى نقطة الخضوع.