27.2 : كثافة الطاقة الانفعالية

يعد فهم كثافة طاقة الإجهاد في المواد تحت الحمل المحوري أمرًا بالغ الأهمية لتقييم سلوكها الميكانيكي ومتانتها. عندما يتعرض القضيب لمثل هذا الحمل، فإنه يؤدي إلى استطالة وتخزين الطاقة، المعروفة باسم طاقة الانفعال، كطاقة محتملة داخل المادة. يتم قياس هذه الطاقة من حيث الطاقة لكل وحدة حجم.

في المنطقة المرنة من المادة، تكون العلاقة بين الإجهاد والانفعال خطية وتتبع قانون هوك. يتم حساب كثافة طاقة الانفعال في هذه المنطقة من المنطقة الواقعة تحت منحنى الإجهاد والانفعال حتى الحد المرن. هذه الطاقة المخزنة قابلة للاسترداد ويشار إليها باسم معامل المرونة، مما يشير إلى مقدار الطاقة التي يمكن للمادة امتصاصها والعودة إلى شكلها الأصلي عند التفريغ.

بعد تجاوز الحد المرن، تتصرف المادة بشكل لدن، وتتشوه بشكل دائم. في هذه المنطقة البلاستيكية، يمكن استرداد جزء فقط من الطاقة المخزنة عند التفريغ؛ ويفقد الباقي كحرارة أو يستخدم في تشوه دائم. يتم قياس إجمالي الطاقة التي يمكن أن تمتصها المادة قبل التمزق من خلال معامل الصلابة.

تعتبر هذه القيمة ضرورية للتطبيقات التي تتطلب مقاومة عالية للصدمات أو ليونة، مما يساعد في اختيار المواد لتطبيقات محددة وتصميم الهياكل لتحمل الأحمال الميكانيكية.