تجربة عزم الألتواء (Torsion Test) لعينة مع المناقشة

يتضمن اختبار اللي (Torsion Test) الالتواء لعينة على طول محور وهو اختبار مفيد للحصول على معلومات مثل إجهاد القص الالتوائي ، أقصى عزم دوران ، معامل القص ، وزاوية كسر المادة أو الواجهة بين مادتين.

الغرض من التجربة

معرفة الخواص الميكانيكية للمعادن عند تسليط الحمل بشكل التواء. وأيضًا ، لرسم علاقة بين زاوية الالتواء وعزم الالتواء كما هو موضح في الشكل (أ)، و رسم العلاقة بين إجهاد القص و انفعال القص كما هو موضح في الشكل (ب).

العينة

العينة عبارة عن معدن أسطواني يتم تثبيته بواسطة مثبتات الجهاز من الجانبين بقطر أكبر ويتم تطبيق عزم الالتواء على جزء القطر الأصغر من العينة. كما هو مبين أدناه:

الجهاز المستخدم في التجربة

يتكون هذا الجهاز من:

1. المثبتات لتثبيت العينة.
2. عدادات لحساب عدد الدورات.
3. عجلة لتدوير محور العينة تكون سرعة الجانب الأيسر أكبر من سرعة الجانب الأيمن وذلك للحصول على اختلاف في السرعة لتوليد عزم دوران ملتوي.
4. عجلة تحتوي على تدرجات لقياس زاوية التواء تدور العجلة مع دوران المحور لتثبيت العينة.
5. مقياس عزم الدوران.

طريقة عمل التجربة

في البداية نقوم بتثبيت العينة على الجهاز من خلال المثبتات ثم إعادة ضبط الجهاز إلى نقطة الصفر و يتم تدوير محور الدوران حيث تكون سرعة دوران المحور إلى اليسار أكبر من سرعة الدوران على اليمين لتشكيل اللف على العينة المثبتة على الجهاز.

نأخذ قراءات من عداد الدورات ، حيث تساوي كل دورة واحدة على المحور 6 درجات على مقياس الزاوية ، وقراءات عزم الدوران مأخوذة أيضًا من عداد عزم الدوران.

الحسابات

تستعمل القوانين التالية لحساب النتائج للتجربة:

من خلال تطبيق القوانين أعلاه نحصل على النتائج التالية:

نرسم العلاقات بين (T & ∅) و (τ & δ). كما هو مبين في الأشكال أدناه:

المناقشة

في الرسومات البيانية الواضحة اعلاه ، تكون العلاقات خطية لأن كل من “زاوية عزم الدوران والالتواء” متناسبة نسبيًا مع بعضها البعض و “إجهاد القص وانفعال القص” أيضًا. وهذا التناسب جعل العلاقة خطية.