نسبة بواسون مقابل معامل يونغ: ماذا تعنيان وما أهميتهما

في Istar Machining Istar Machiningفإننا نعمل مع العديد من المواد. نحتاج إلى معرفة كيفية تصرفها عندما نقوم بسحبها أو دفعها. تساعدنا فكرتان كبيرتان على فهم ذلك: نسبة بواسون و معامل يونغ. دعنا نتعرف عليها بطريقة يسهل الحصول عليها.

ما هي هذه الكلمات الكبيرة؟

عندما نقوم بسحب شيء ما

• معامل يونغ يخبرنا بمدى صعوبة التمدد
• نسبة بواسون يخبرنا كم يصبح نحيفًا عندما نمده

فكِّر في رباط مطاطي. إنه سهل التمدد (معامل يونج المنخفض). عند سحبها، تصبح أكثر نحافة في المنتصف (نسبة بواسون عالية).

والآن فكر في قضيب فولاذي مثل التي نستخدمها في خدمة التصنيع الآلي باستخدام الحاسب الآلي الرقمي. يصعب تمدده (معامل يونغ العالي). وعندما تسحبها، بالكاد تصبح أكثر نحافة (نسبة بواسون متوسطة).

معامل يونغ: رقم التمدد

معامل يونج هو رقم كبير يخبرنا بمدى صلابة الشيء. نكتبه على الصورة E.

• ما يقيسه: مدى صعوبة جعل شيء ما أطول
• هـ كبير = صعب التمدد (مثل الفولاذ أو الماس)
• صغير E = سهل التمدد (مثل المطاط)
• الوحدات: نقيسه بوحدة جيجا باسكال (هذا ضغط كبير!)

في Istar Machining Istar Machining، نحتاج إلى معرفة ذلك عندما صنع أجزاء من المعدن أو أشياء أخرى

نسبة بواسون: العدد النحيف

تخبرنا نسبة بواسون عن مدى نحافة شيء ما عندما نسحبه. نكتبها على الصورة ν (الحرف اليوناني نو).

• ما يقيسه: كم يصبح الشيء أرق عندما يتمدد
• ν = 0.5 يعني أنه يحافظ على الحجم نفسه بشكل عام (مثل المطاط)
• ν = 0 يعني أنها لا تصبح نحيفة على الإطلاق (مثل الفلين)
• ν < 0 يعني أنها تصبح أكثر سمنة عند سحبها! (مواد غريبة تسمى أوكسيتكس)
• لا توجد وحدات: إنه مجرد رقم، لا يقاس بالبوصة أو أي شيء آخر

عندما نفعل التفريز الدقيق باستخدام الحاسب الآلي الرقمي، نحتاج إلى التفكير في هذا الرقم أيضًا.

جدول المواد الكبير

فيما يلي جدول يوضح كلا الرقمين للأشياء التي نعمل بها في Istar Machining Istar Machining:

ما أهمية هذه الأرقام؟

عندما نصنع الأجزاء في Istar Machining Istar Machining، نحتاج إلى معرفة كيف سيتصرفون:

1. إذا صنعنا زنبركاً نحن بحاجة إلى شيء ما مع E منخفض (سهل التمدد)
2. إذا صنعنا أداة نحن بحاجة إلى شيء يحتوي على حرف E مرتفع (صعب التمدد)
3. إذا صنعنا الختم نحن بحاجة إلى شيء ذي ν مرتفع (يحافظ على حجمه)
4. إذا صنعنا جزء الصدمة قد نرغب في الحصول على ν منخفضة أو حتى سالبة

أمثلة من الحياة الواقعية

الصلب مقابل المطاط

• الفولاذ (E = 200 جيجا باسكال، ν = 0.3)
  • من الصعب جداً التمدد
  • يصبح نحيفاً قليلاً عند سحبه
  • جيد لـ الأجزاء القوية
• المطاط (E = 0.01 جيجا باسكال، ν = 0.5)
  • من السهل جداً التمدد
  • يصبح نحيفاً جداً عند سحبه
  • جيد للأجزاء التي تحتاج إلى الانحناء

مثال رائع: الفلين

يحتوي الفلين على نسبة بواسون قريبة من الصفر. وهذا يعني أنه عندما تضغط على الفلين، فإنه لا ينتفخ من الجوانب! وهذا هو السبب في أنها جيدة لزجاجات النبيذ - يمكنها أن تنضغط للأسفل دون أن تضغط بقوة على الزجاج.

في التصنيع الآلي للنماذج الأولية باستخدام الحاسب الآلي بنظام التحكم الرقمي العمل، نصنع أحيانًا أجزاء تحتاج إلى العمل مثل الفلين.

عندما يعمل كلا الرقمين معاً

توضح بعض العمليات الحسابية كيف تعمل هذه الأرقام معاً:

• معامل القص (G) = E / [2 (1+ν)]
• المعامل السائبة (ك) = E / [3 (1-2 ν)]

يخبرنا ذلك كيف تتصرف المواد عندما نقوم بلفها أو الضغط عليها بالكامل.

ماذا يحدث في الوظائف الحقيقية؟

أجنحة الطائرة

عند صنع أجزاء الطائرة باستخدام التصنيع الآلي باستخدام الحاسب الآلي للألومنيوم، نحتاج أن نعرف:

• يخبرنا معامل يونغ (E) مقدار انحناء الجناح في الرياح
• تخبرنا نسبة بواسون (ν) كيف سيتغير الشكل

الأجزاء الطبية

بالنسبة لـ التصنيع الآلي باستخدام الحاسب الآلي الطبيفإننا غالبًا ما نصنع أجزاءً تدخل في الجسم:

• يحتوي العظم على E حوالي 20 جيجا باسكال و ν حوالي 0.3
• إذا صنعنا جزءًا عظميًا مزيفًا، فيجب أن يكون له نفس الأرقام وإلا لن يعمل بشكل صحيح

حقائق ممتعة عن هذه الأرقام

• معظم المواد لها ν بين 0 و0.5
• المطاط لديه ν تقريبًا 0.5 بالضبط، وهو ما يعني أن حجمه يظل كما هو تقريبًا
• بعض الرغاوي لها ν سالب، مما يعني أنها تصبح أكثر بدانة عند سحبها!
• الماس لديها أعلى نسبة E من أي مادة طبيعية

الأفكار الخاطئة لدى الناس

فكرة خاطئة #1: "نسبة بواسون موجبة دائمًا."

الحقيقة: بعض المواد الخاصة لها نسبة بواسون سالبة. تصبح أكثر بدانة عندما تسحبها!

فكرة خاطئة #2: "معامل يونج هو كل ما يهم للقوة."

الحقيقة: يمكن أن تحتوي المادة على نسبة E عالية ولكن لا تزال تنكسر بسهولة. الأرقام الأخرى مهمة أيضًا!

الأسئلة التي يطرحها الناس

كيف نستخدم هذا في Istar Machining

عندما نفعل التصنيع الآلي باستخدام الحاسب الآلي المخصص، نفكر في هذه الأرقام طوال الوقت:

1. اختيار المادة المناسبة: تحتاج الوظائف المختلفة إلى وظائف مختلفة E و ν
2. صنع الأجزاء التي تتناسب مع بعضها البعض: نحتاج إلى معرفة مقدار الأجزاء التي سيتغير شكلها
3. أجزاء الاختبار: يمكننا التحقُّق مما إذا كانت الأجزاء التي لدينا تحتوي على E و ν الصحيحين

دراسة حالة حقيقية: قطع غيار السيارات

طلب منا أحد صانعي السيارات صنع قطع غيار لسيارة جديدة. استخدمنا التصنيع الآلي باستخدام الحاسب الآلي للسيارات المهارات. يجب أن تكون الأجزاء

• كن قويًا (هاء عالية)
• عدم النحافة الشديدة عند السحب (متوسط ν)
• لا تنكسر عند الضرب (صلابة جيدة)

لقد اخترنا فولاذًا خاصًا مع E = 205 جيجا باسكال و ν = 0.29، وعملت الأجزاء بشكل رائع!

لماذا تحتاج إلى كلا الرقمين

قد تتساءل "لماذا نحتاج إلى رقمين؟ ألا يكفي رقم واحد؟

الإجابة هي لا يوجد! يخبرنا هذان الرقمان بأشياء مختلفة:

• يخبرنا (هـ) عن التمدد
• ν يخبرنا عن النحافة

كلاهما مهم لصنع أجزاء جيدة.

المواد ذات الأرقام الغريبة

بعض المواد لها أرقام خاصة جداً:

• الفلين: ν ν ≈ 0 (لا يصبح أكثر نحافة عند الضغط عليه)
• رغاوي أوكسيتيك: ν < 0 (تصبح أكثر بدانة عند سحبها)
• الماس: E = 1220 جيجا باسكال (شديد التمدد)
• جيلي E منخفضة للغاية (سهلة السحق للغاية)

في Istar Machining Istar Machining، نعمل أحيانًا مع هذه المواد الغريبة في أعمال خاصة.

ما الذي يجب تذكره

الأفكار الكبيرة التي يجب أن تأخذها معك إلى المنزل هي

1. معامل يونغ (E) يوضح مدى صعوبة تمديد شيء ما
2. نسبة بواسون (ν) يخبرنا كم يصبح أكثر نحافة عند التمدد
3. كلا الرقمين ساعدنا في اختيار المادة المناسبة للعمل
4. المواد تعمل بشكل مختلف بناءً على هذه الأرقام

في المرة القادمة التي ترى فيها رباطاً مطاطياً أو عارضة فولاذية، فكر في هذه الأرقام!

كيفية معرفة المزيد

إذا كنت ترغب في معرفة المزيد عن كيفية عمل المواد وكيفية استخدامها في التصنيع الآلي، يمكنك ذلك:

1. تحدّث إلى فريقنا في Istar Machining Istar Machining
2. اسألنا عن تصنيع القِطع باستخدام الحاسب الآلي بنظام التحكم الرقمي الخدمات
3. تعرّف على عملنا مع المواد المختلفة

نأمل أن يساعدك هذا في فهم هذه الأفكار المهمة. تذكر أن معرفة كيفية عمل المواد يساعدنا على صنع أشياء أفضل!

[^1]: بيانات خواص المواد مستقاة من كتيبات هندسية ومراجع علوم المواد. [^2]: يقاس معامل يونج بوحدة جيجا باسكال (جيجا باسكال)، وهو مقياس للضغط أو الإجهاد. [^3]: نسبة بواسون هو رقم بلا أبعاد، مما يعني أنه ليس له وحدات. [^4]: تحتوي بعض المواد المتخصصة مثل الرغاوي المساعدة على قيم سالبة لنسبة بواسون، وهو ما يتعارض مع ما نلاحظه في معظم المواد الشائعة. [^5]: في Istar Machining، نأخذ في الاعتبار خصائص المواد هذه عند اختيار المواد المثلى لتطبيقات محددة في عمليات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي الخاصة بنا.