الفرق الرئيسي بين طاقة الإجهاد وطاقة التشويه هو أن طاقة الإجهاد مرتبطة بالتغير الحجمي في النظام ، بينما ترتبط طاقة التشويه بالتغير في شكل النظام.
ترتبط المصطلحات وطاقة الإجهاد وطاقة التشويه بالأنظمة الفيزيائية. يمكننا تحديد كثافة طاقة الإجهاد عند نقطة ما في مادة صلبة باستخدام مكونين منفصلين: طاقة الإجهاد وطاقة التشويه. ترتبط طاقة الإجهاد بالتغيير الحجمي للنظام الذي نفكر فيه ، بينما ترتبط طاقة التشوه بالتغير في الشكل.
ما هي طاقة الإجهاد؟
طاقة الإجهاد هي الطاقة الكامنة المرنة التي يمكن أن يكتسبها السلك أثناء الاستطالة بقوة الشد. يمكننا إعطاء طاقة الإجهاد للمواد المرنة خطيًا على النحو التالي:
U=½ Vσε
حيث U هي طاقة الإجهاد ، و هي الإجهاد و هي الإجهاد. عند التفكير في الإجهاد الجزيئي في الجزيئات ، يمكننا ملاحظة إطلاق طاقة الإجهاد عندما يُسمح للذرات المكونة بإعادة ترتيب نفسها أثناء تفاعل كيميائي. هنا ، يتحول العمل الخارجي الذي يتم إجراؤه على مادة مرنة تؤدي إلى تشويهها من حالتها غير المجهدة إلى طاقة إجهاد. طاقة الإجهاد هي نوع من الطاقة الكامنة. يمكننا أن نلاحظ أن طاقة الإجهاد التي تأتي على شكل تشوه مرن ، قابلة للاسترداد ولكن في شكل عمل ميكانيكي.
الشكل 01: مخطط الإجهاد مقابل الإجهاد لمادة مطيلة
على سبيل المثال ، يحتوي البروبان الحلقي على حرارة احتراق عالية جدًا (أعلى من البروبان) لكل وحدة ميثيل إضافية (وحدة CH2). لذلك ، تشتمل المركبات التي تحتوي على طاقات إجهاد كبيرة بشكل غير عادي على رباعي السطوح ، والبروبيلان ، والعناقيد الشبيهة بالكوبة ، والفينستران ، والدوامات.
ما هي طاقة التشويه؟
طاقة التشويه هي نوع من الطاقة المسؤولة عن تغيير شكل المادة. إنه أحد عنصري كثافة طاقة الإجهاد ، في حين أن نوع الطاقة الآخر هو طاقة الإجهاد. يمكننا إعطاء هذه العلاقة على النحو التالي:
Ud=Uo - اه
حيث Ud هي كثافة طاقة الإجهاد ، Uo هي طاقة الإجهاد و Uh هي طاقة التشويه. يمكننا استخدام هذه المعادلة لاشتقاق الشرط النهائي للفشل اعتمادًا على نظرية Von-mise.
يمكننا وصف طاقة التشويه بأنها كمية تصف الزيادة في كثافة الطاقة الحرة لمادة مثل سائل أو بلورة.يحدث هذا التغيير في الطاقة الحرة بسبب التشوهات الناتجة عن تكوين المادة المحاذي بشكل موحد. يُعرف هذا المصطلح أيضًا باسم الطاقة الحرة فرانك ، والذي سمي على اسم العالم فريدريك تشارلز فرانك.
ما الفرق بين طاقة الإجهاد وطاقة التشويه؟
هناك مكونان لكثافة طاقة الإجهاد لمادة صلبة: طاقة الإجهاد وطاقة التشويه. طاقة الإجهاد هي الطاقة المرنة الكامنة التي يمكن أن يكتسبها السلك أثناء الاستطالة بقوة التمدد بينما طاقة التشويه هي نوع من الطاقة المسؤولة عن التغيير في شكل المادة. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين طاقة الإجهاد وطاقة التشويه في أن طاقة الإجهاد مرتبطة بالتغير الحجمي في النظام ، بينما ترتبط طاقة التشويه بالتغير في شكل النظام. علاوة على ذلك ، فإن معادلة طاقة الإجهاد هي U=½ Vσε ، حيث U هي طاقة الإجهاد ، و هي الإجهاد و هي الإجهاد. حيث أن معادلة طاقة التشوه هي Ud=Uo - Uh حيث Ud هي كثافة طاقة الإجهاد.
يلخص الرسم البياني التالي الاختلافات بين طاقة الإجهاد وطاقة التشويه في شكل جدول.
ملخص - طاقة الإجهاد مقابل طاقة التشويه
هناك مكونان لكثافة طاقة الإجهاد لمادة صلبة تسمى طاقة الإجهاد وطاقة التشويه. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين طاقة الإجهاد وطاقة التشويه في أن طاقة الإجهاد مرتبطة بالتغير الحجمي في النظام بينما ترتبط طاقة التشوه بالتغير في شكل النظام.
