|
|
| שורה 1: |
שורה 1: |
| − | =סוגי מאמצים=
| + | '''ריכוז מאמצים''' הוא תופעה המתרחשת כאשר כוח פועל על שטח שגודלו הולך וקטן. ה[[מאמצים|מאמץ]] מוגדר על ידי כוח ליחידת שטח: |
| − | '''מאמץ''' (stress) נמדד ביחידות כוח ליחידת שטח, למשל בניוטון (או קילוניוטון או ק"ג) למילימטר מרובע (או <math>cm^2</math> או <math>m^2</math>). | |
| | | | |
| − | מאמץ מתיחה ודחיסה למשל הוא <math>\sigma=\frac{F}{A}</math> | + | מאמץ מתיחה ודחיסה למשל מחושב על ידי <math>\sigma=\frac{F}{A}</math> |
| | | | |
| | כאשר: <math>\sigma</math> - ערך המאמץ, <math>F</math> - ערך הכוח הפועל, <math>A</math> - שטח חתך הגוף. | | כאשר: <math>\sigma</math> - ערך המאמץ, <math>F</math> - ערך הכוח הפועל, <math>A</math> - שטח חתך הגוף. |
| | | | |
| − | ניתן לראות שככל שהכוח הפועל על הגוף גדל, גדל גם המאמץ ואילו ככל ששטח החתך גדל, המאמץ קטן. הגדרת מאמץ היא כוח ליחידת שטח (כמו לחץ). ריכוז מאמצים נוצר כאשר כוח פועל על שטח שגודלו הולך וקטן (ומכאן שהמאמץ הולך וגדל). | + | ניתן לראות שככל שהכוח הפועל על הגוף גדל, גדל גם המאמץ ואילו ככל ששטח החתך גדל, המאמץ קטן. אם שטח החתך קבוע (כמו בגליל, או בתיבה) המאמץ נשאר קבוע. בגוף שששטח החתך שלו משתנה (כמו במוט שניסרו או שייפו את היקפו, נוצר ריכוז של המאמצים: הכוח פועל על שטח שגודלו הולך וקטן ומתקבל מאמץ הולך וגדל). |
| − | [[תמונה:Stress.jpg|left|300px]]
| |
| − | כאשר המאמץ בנקודה מסוימת יעלה על יכולת החומר להתנגד לו, החומר יקרוס, ישבר או ייווצר בו חור (כך יוצר מהדק סיכות חור בנייר).
| |
| | | | |
| − | סוגי המאמצים:
| + | כאשר המאמץ בנקודה מסוימת יעלה על יכולת החומר להתנגד לו, החומר יקרוס, ישבר או ייווצר בו חור. |
| − | קיימים 3 סוגים של מאמצים בתוך חומר: מתיחה (שאיפה של חלקיקים להתרחק אחד מהשני), לחיצה (שאיפה של חלקיקים להתקרב אחד לשני) וגזירה (שאיפה של חלקיקים להיפרד זה מזה על המישור הניצב לקו המקשר ביניהם). שאר המאמצים הם מקרים פרטיים של מאמצים אלו או שילוב של מאמצים אלה.
| |
| | | | |
| − | 1 - גזירה
| + | =ריכוז מאמצים בטיפוס= |
| − | | |
| − | 2 - מתיחה
| |
| − | | |
| − | 3 - דחיסה
| |
| − | | |
| − | 4 - פיתול
| |
| − | | |
| − | (האיור מתוך עבודת סיום קורס מדריכי טיפוס של אבישי חכים).
| |
| − | ==עקומת מאמץ-מעוות==
| |
| − | [[תמונה:Stresstostrain.png|left|thumb|250px|עקומת מאמץ-מעוות]]
| |
| − | בעת הפעלת כוח על גוף, מידותיו משתנות (גם אם לפעמים במידה קטנה, כזו שקשה להבחין בה). שינוי הגודל נקרא מעוות. את המעוות מחשבים באופן יחסי: אם נחלק את האורך החדש של הגוף באורך המקורי, נקבל את המעוות (strain).
| |
| − | | |
| − | <math>{\varepsilon}= \frac{\Delta L}{L}</math>
| |
| − | | |
| − | כאשר: <math>L</math> - האורך המקורי, <math>\Delta L</math> - השינוי באורך, <math>\varepsilon</math> - המעוות.
| |
| − | | |
| − | עקומת מאמץ-מעוות היא העקומה הנוצרת משרטוט המאמץ הפועל על החומר והמעוות הנוצר ממנו.
| |
| − | ניתן לראות בעקומת מאמץ-מעוות מספר איזורים:
| |
| − | | |
| − | בתחום הראשון, במאמצים נמוכים, העקומה היא ליניארית, על קו ישר, כלומר שמתקיים יחס קבוע בין הגידול במאמץ לבין הגידול במעוות. תחום המאמצים בהם היחס קבוע נקרא התחום האלסטי (1). בתחום זה החומר "זוכר" את צורתו וחוזר אליה לאחר הסרת המאמץ המופעל עליו. בתחום האלסטי נוצרים בחומר רק מעוותים אלסטיים, כאלה הנעלמים עם הסרת הכוח הפועל. כלומר עם הסרת העומס תחזור הגאומטריה של החומר לקדמותה (כמו חבל בעומס נמוך).
| |
| − | | |
| − | היחס בין מאמץ למעוות בתחום האלסטי נקרא '''מודול האלסטיות''' של החומר. גודל זה ידוע גם כ'''מודול יאנג''' (Young's modulus). על שמו של תומס יאנג. מודול האלסטיות מבטא את הגמישות של החומר והוא שיפוע הקטע הישר בעקומה.
| |
| − | | |
| − | <math>E =\frac{\sigma}{\varepsilon}</math>
| |
| − | | |
| − | או
| |
| − | | |
| − | <math>\sigma =E\times\varepsilon</math>
| |
| − | | |
| − | כאשר: <math>E</math> - מודול האלסטיות, <math>\varepsilon</math> - מעוות, <math>\sigma</math> - מאמץ.
| |
| − | | |
| − | במודלים פשוטים של חוזק, ובמרבית החמרים, גודל זה קבוע. אך במודלים מורכבים יותר, בעיקר במקרים בהם האלסטיות נובעת יותר מן המבנה ופחות מן החומר, הקשר בין מאמץ למעוות אינו ליניארי. [[חבלים#חבלים לטיפוס וגלישה|חבלי ליבה ומעטפת]] הם דוגמה לכך.
| |
| − | | |
| − | במאמץ מסויים, החומר מפסיק להיות אלסטי. באותה נקודה, הנקראת נקודת הכניעה או גבול הכניעה (2), החומר "נכנע" למאמץ המופעל ומשנה את צורתו. העקומה משתנה ומאבדת את הליניאריות שלה. הכניעה מציינת את המאמץ בו עובר החומר מהתחום האלסטי לתחום הפלסטי.
| |
| − | | |
| − | הגדלת המאמץ מעבר לנקודת הכניעה מעבירה את החומר אל התחום הפלסטי (3). בתחום הפלסטי החומר מקבל מעוות פלסטי, כלומר, הוא משנה את צורתו ו"שוכח" את הגיאומטריה המקורית שלו.
| |
| − | | |
| − | לעומת התחום האלסטי, בו כל שינוי של מידות הגוף הוא הפיך, בתחום הפלסטי המעוות אינו הפיך. כלומר, שלאחר שחרור המאמץ החומר יחזור על פי שיפוע הקטע הישר (של התחום האלסטי) אך לא למצבו ההתחלתי, נותרים בו מעוותים פלסטיים ותשמר גיאומטריה חדשה. מסלול החזרה מתואר באיור בקו המנוקד המקביל לקטע האלסטי.
| |
| − | המעוות הנותר בחומר נקרא מעוות שיורי (4) (residual strain). הפעלת כוח חוזרת מתחילה את התהליך מחדש, אבל מן הנקודה החדשה. כבר קיים המעוות השיורי, ומשם מתחיל מעוות אלסטי, ביחס מאמץ-מעוות קבוע, במאמצים נמוכים. לאחר מכן תבוא כניעה ואחריה מעוות פלסטי.
| |
| − | | |
| − | עם הגידול במאמץ המופעל על החומר, המעוות גדל, אם כי בשיעור הולך ופוחת, עד למאמץ המקסימלי (5). משם, המאמץ הדרוש להגדלת המעוות הולך וקטן עד נקודת השבירה (6), שהיא המאמץ בו מתרחש כשל של החומר (קריעה, שבירה).
| |
| − | | |
| − | בכל מחזור כזה, של מאמץ בתחום הפלסטי, שחרור העומס והעמסה מחדש החומר צובר את המעוותים השיוריים והוא מתקרב לנקודת השבירה. לאחר מספיק מחזורים כאלה, השבירה מתרחשת ללא מעוות פלסטי, אלא אלסטי בלבד.
| |
| − | | |
| − | יש לציין כי תהליך זה מושפע גם מזמן פעולת המאמץ. ז"א, גם אם יפעל מאמץ נמוך אך לאורך זמן ממושך יתרחש מעוות פלסטי בחומר. דוגמה טובה לכך היא גומיה שהיתה מתוחה מעט אבל למשך זמן, גומיה זו לא תחזור למצבה המקורי למרות שהמאמץ שהופעל עליה היה כזה שלא היה אמור לגרום למעוות פלסטי.
| |
| − | | |
| − | התיאור כאן הינו כללי ביותר, וכך גם העקומה. מובאות כאן דוגמאות למקרים שונים, לשם הבהרה:
| |
| − | | |
| − | דוגמה 1: גומי - לגומי תחום אלסטי גדול, תחום פלסטי קטן מאד. גומי נמתח במידה רבה ושומר על יחס מאמץ-מעוות קבוע, במתיחות מקסימלית היחס גדל מאד והוא נקרע כמעט ללא מעוות פלסטי.
| |
| − | | |
| − | דוגמה 2: ניילון - כזה המופיע בשקיות ניילון. לחומר זה תחום אלסטי קטן, בכוח מתיחה לא גדול הוא עובר לתחום הפלסטי, נעצר ונקרע.
| |
| − | | |
| − | דוגמה 3: פלסטלינה - חומר עם תחום אלסטי קטן מאד ותחום פלסטי גדול מאד. קשה ליצור מעוות אלסטי, ומעוותים פלסטיים נמשכים לאורך גדול לפני שמגיעים לנקודת השבירה.
| |
| − | | |
| − | דוגמה 4: זכוכית - תחום אלסטי קטן, בכוח לא גדול החומר מגיע לנקודת השבירה, בלי להגיע לתחום הפלסטי.
| |
| − | | |
| − | =מאמצי מתיחה=
| |
| − | | |
| − | ==ב[[בולטים]] ו[[פיתונים]]==
| |
| − | | |
| − | ==ב[[טבעות]] ==
| |
| − | | |
| − | =מאמצי כפיפה=
| |
| − | | |
| − | ==ב[[טבעות]] ==
| |
| − | | |
| − | ==בפינים==
| |
| − | | |
| − | =מאמצי גזירה=
| |
| − | | |
| − | ==ב[[בולטים]], [[פיתונים]] ופינים==
| |
| − | | |
| − | =ריכוז מאמצים= | |
| | | | |
| | ==ריכוז מאמצים ב[[קשרים]]== | | ==ריכוז מאמצים ב[[קשרים]]== |
| שורה 97: |
שורה 20: |
| | ---- | | ---- |
| | תרמו לדף זה: מיכה יניב, שחר קדמיאל ואחרים... | | תרמו לדף זה: מיכה יניב, שחר קדמיאל ואחרים... |
| | + | |
| | + | [[קטגוריה:טכניקות ומיומנויות]][[קטגוריה:כללי]][[קטגוריה:ציוד]][[קטגוריה:ציוד טיפוס]] |
ריכוז מאמצים הוא תופעה המתרחשת כאשר כוח פועל על שטח שגודלו הולך וקטן. המאמץ מוגדר על ידי כוח ליחידת שטח:
מאמץ מתיחה ודחיסה למשל מחושב על ידי עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): \sigma=\frac{F}{A}
כאשר: עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): \sigma
- ערך המאמץ, עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): F
- ערך הכוח הפועל, עיבוד הנוסחה נכשל (קובץ ההפעלה <code>texvc</code> אינו זמין. נא לעיין ב־math/README כדי להגדירו.): A
- שטח חתך הגוף.
ניתן לראות שככל שהכוח הפועל על הגוף גדל, גדל גם המאמץ ואילו ככל ששטח החתך גדל, המאמץ קטן. אם שטח החתך קבוע (כמו בגליל, או בתיבה) המאמץ נשאר קבוע. בגוף שששטח החתך שלו משתנה (כמו במוט שניסרו או שייפו את היקפו, נוצר ריכוז של המאמצים: הכוח פועל על שטח שגודלו הולך וקטן ומתקבל מאמץ הולך וגדל).
כאשר המאמץ בנקודה מסוימת יעלה על יכולת החומר להתנגד לו, החומר יקרוס, ישבר או ייווצר בו חור.
ריכוז מאמצים בטיפוס
ריכוז מאמצים בקשרים
תרמו לדף זה: מיכה יניב, שחר קדמיאל ואחרים...
