أي مادة تتعرض لقوة خارجية متزايدة أو ثابتة ستتجاوز في النهاية حدًا معينًا وتتلف. هناك أنواع عديدة من القوى الخارجية التي تُلحق الضرر بالمواد، مثل الشد والضغط والقص والالتواء. أما قوتا الشد وقوة الخضوع، فهما خاصتان بقوة الشد فقط.
تُقاس هاتان القوتين من خلال اختبارات الشد. يُشدّ الجسم باستمرار بمعدل تحميل محدد حتى ينكسر، وتُعرف أقصى قوة يتحملها عند الكسر بحمل الشد الأقصى للجسم. يُعبّر حمل الشد الأقصى عن القوة، ووحدته هي النيوتن (N). ولأن النيوتن وحدة صغيرة، يُستخدم في معظم الحالات الكيلونيوتن (KN)، ويُقسم حمل الشد الأقصى على مساحة المقطع العرضي للعينة. يُسمى الإجهاد الناتج عن مساحة المقطع العرضي الأصلية بمقاومة الشد.
يمثل حد المرونة أقصى قدرة للمادة على مقاومة الكسر تحت تأثير الشد. فما هو حد المرونة؟ حد المرونة خاص بالمواد المرنة فقط، أما المواد غير المرنة فلا تمتلك حد مرونة. على سبيل المثال، جميع أنواع المعادن والبلاستيك والمطاط وغيرها تتمتع بالمرونة وحد المرونة. أما الزجاج والسيراميك والبناء وغيرها فهي مواد غير مرنة عمومًا، وحتى لو كانت هذه المواد مرنة، فإن مرونتها ضئيلة. تتعرض المادة المرنة لقوة خارجية ثابتة ومتزايدة باستمرار حتى تنكسر.
ما الذي تغيّر تحديدًا؟ أولًا، تخضع المادة لتشوه مرن تحت تأثير قوة خارجية، أي أنها تعود إلى حجمها وشكلها الأصليين بعد زوال القوة الخارجية. وعندما تستمر القوة الخارجية في الازدياد حتى تصل إلى قيمة معينة، تدخل المادة في مرحلة التشوه اللدن. وبمجرد دخولها هذه المرحلة، لا يمكن استعادة حجمها وشكلها الأصليين عند زوال القوة الخارجية! تُعرف قوة النقطة الحرجة التي تُسبب هذين النوعين من التشوه بمقاومة الخضوع للمادة. وتُسمى قيمة قوة الشد عند هذه النقطة الحرجة، والتي تتناسب مع قوة الشد المُطبقة، بنقطة الخضوع.
تاريخ النشر: 23 سبتمبر 2022
