Fatigue

فشار (Pressure) یعنی تقسیم نیروی فشاری بر سطح اثر اون نیرو. اگه روی کف پاهام بایستم فشار کمتری روی پوست پام وارد میشه تا وقتی روی پنچه‌هام بایستم. نیروی فشاری در هر دو حالت یکیه و برابر وزنمه. چیزی که متفاوته سطحیه که این نیرو بهش وارد میشه.

فشار یک نوع تنشه (Stress).

تنش برابره با نیرویی که به یک جسم وارد میشه تقسیم بر سطح مقطع اون جسم. این نیرو میتونه فشاری باشه یا کششی (حتی برشی). اگه یه میله رو از دو طرف بکشم تنش کششیی که در داخلش ایجاد میشه برابره با مقدار نیروی کششی تقسیم بر سطح مقطع اون میله. حالا هرچه میله قطور تر باشه، یعنی سطح مقطعش بزرگتر باشه، تنش کششی کمتری درش بوجود میاد. برای اینکه بتونم ابعاد یه جسمی رو که میخواد یه نیرو رو تحمل کنه تعیین کنم باید بدونم مادهُ تشکیل دهنده اون جسم چه مقدار از هر نوع تنش رو میتونه تحمل کنه. برای این کار نمونه‌هایی از اون ماده رو در ازمایشگاه مورد آزمایش قرار میدم. اول آزمایش کشش. توی این آزمایش یه نمونه رو شروع میکنم با نیرویی کم از دو طرف میکشم . وقتی اون قطعه تحت کشش قرار میگیره ملکولها (در فلزات اتمها) سعی میکنن از هم جدا نشن، ولی کمی تغییر مکان میدن. همین باعث میشه طول اون قطعه کمی زیاد شه. اگه نیرو رو از روی اون قطعه بردارم، ملکولها برمیگردن سر جاشون و طول نمونه هم برمیگرده به مقدار اولیش. اما اگه نیرو رو کم کم زیاد کنم، فاصله ملکولها اونقدر زیاد میشه که از جای اولشون خیلی فاصله میگیرن. اونقدری که اگه نیرو رو بردارم دیگه نمیتونن دوباره سر جاشون برگردن و قطعه تغییر شکل دائم پیدا میکنه. حین آزمایش هر لحظه مقدار تنش و تغییر طول رو ثبت میکنم. به میزان تنشی که از اونجا به بعد قطعه تغییر طول دائم میده میگن تنش تسلیم! قبل از اینکه اون قطعه به مرحله تسلیم برسه میگن که اون ماده انعطاف پذیره. یعنی تنش رو تحمل میکنه بدون اینکه تغییر شکل دائم بده. حالا اگه بعد از مرحله تسلیم به افزایش نیرو ادامه بدم به نقطه‌ای میرسم که ارتباط ملکولهای اون ماده گسیخته میشه و قطعه میشکنه. تنش رو در اون مرحله میگن تنش شکست! عین همین آزمایش رو برای تنش فشاری انجام میدم که آخرش میرسم به لهیدگی (!) (بُرش هم تقریبا همینطوره).

ضربه پذیری هم از اون خواصیه که باید بخوبی شناخت. یه نمونه از اون ماده رو برمیدارم و محکم با چکش میکوبم بهش. اگه نشکست و فقط کج و کوله شد اصطلاحا میگن این ماده نرمه. اگه شکست بهش میگن شکنندس!

یه آزمایش دیگه اینه که یه سوزن کُند رو روی سطحش فشار میدم. اگه کم فرو رفت سخته. اگه زیاد فرو رفت باز بهش میگن نرمه (که با نرمیه آزمایش بالایی فرق داره).

رفتار مواد مختلف در مقابل تنش‌های متفاوت فرق داره. بتون بخوبی تنش فشاری رو تحمل میکنه ولی اصلا با تنش کششی میونه‌ُ خوبی نداره. بر عکس فولاد مقاومت کششیش بیشتره تا فشاری. فولاد رو تنش برشی از پا درمی‌آره و چدن رو تنش کششی. مقاومت مواد در دماهای متفاوت تغیر میکنه. مثلا تنش تسلیم فولاد در اثر افزایش دما کم میشه! اگه خیلی دما کم بشه فولاد مثل شیشه شکننده میشه.

با تمام این حرفا، آیا اگه تنشهای تسلیم و نرمی و شکنندگی و سختی ماده‌ی یه جسم رو بشناسم می‌تونم جوری باهاش رفتار کنم که همیشه در دامنه انعطاف پذیریش باشه و به مراحل خطر ناک نرسه؟(البته اگه هدفم شکستن اون جسم نباشه).

نه. متاسفانه در واقعیت ساختمان داخلی مواد ساختاری کاملا یکنواخت نداره و با تمام دقتی که در ساخت و شناسایی اونا میشه، باز هم نا همگونیهای میکروسکپی در داخلشون هست. برای اینه که در صنعت سعی میکنن در محاسبات طراحی فاصله زیادی رو تا تنش تسلیم اون ماده حفظ کنن. اونا برای تنشهای محاسبه شده سقف بسیار پایین‌تری رو قائل میشن که بهش میگن تنش مجاز. اما شناختن تنش مجاز و رعایتش تا موقعی دوام یک جسم رو تضمین میکنه که شرایط ثابتی از تنش و دما در اون حفظ بشه. اینجوری حتی اگه در نقاطی که خصوصیات متفاوت و ناشناخته‌ای دارن، تنش از حد تسلیم یا حتی شکست بگذره، بقیه اجزا که از تنش تسلیم فاصله زیادی دارن کل جسم رو در شرایط انعطاف پذیر نگه میدارن. اما اگه شروع کنیم مرتب مقدار و نوع تنشها و میزان دما رو تغییر بدیم، حتی اگه محاسبات نشون بده که از حدود تنشهای مجاز خارج نشدیم، در اون نقاط حساس و ناشناخته، تنشهای موضعیِی که خیلی خیلی بزرگ هستند ایجاد میشه که موجب بروز تَرَکهای میکروسکپی در درون جسم میشه. از اینجا به بعد سطح مقطع مقاوم واقعی کمتر از سطح مقطعی میشه که ما در محاسباتمون بکار بردیم. در اثر هر بار تکرار تغییرات، این ترکها بزرگ و بزرگتر میشن و سطح مقطع مقاوم اون قطعه رو کاهش میدن. این باعث میشه به مرور تنش در سطح مقطع مقاوم واقعی بالا و بالاتر بره تا جایی که یه موقع از حد تسلیم میگذره و در یک لحظه غیر منتظره جسم میشکنه. به این پدیده میگن Fatigue.

............................................................................................................

اون یه انسان منطقی و انعطاف‌پذیر بود. یه آدم کاملا با ظرفیت. توی این چندین سالی که میشناختمش با زیر و بم اخلاقش آشنا بودم. همه زوایای شخصیتشو خوب میشناختم.

نمیدونم چرا یکدفعه ...

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
پ.ن. Fatigue در فارسی خستگی ترجمه شده. اما خستگی با استراحت قابل رفعه و نمیتونه مفهوم Fatigue رو ادا کنه.