إجهاد القص

الإجهاد

تتحمّل المواد المختلفة خلال استخدامها من أجل التطبيقات الهندسيّة المختلفة العديد من القوى التي تؤثر عليها بعدّة أشكال بناءً على طبيعة هذه القوّة والمكان التي تتواجد فيه، كما أنّ العناصر المختلفة في التطبيق الهندسي تتأثر بهذه القوى بطرقٍ مختلفةٍ أيضاً، بناءً على المكان التي توجد فيه هذه القوى ووفقاً للمكان في العنصر نفسه أيضاً، فكلّ نقطةٍ في العنصر تتفاعل مع القوّة الواقعة على العنصر بطريقةٍ مختلفة، فأمّا تأثير هذه القوى المختلفة على العناصر فهو ما يعرف بالإجهاد Stress، والّذي يعبّر عن تأثير القوّة على وحدة المساحة؛ فتكون وحدة الإجهاد على وجه العموم هي نيوتن/م².

إجهاد القص

يعتبر إجهاد القص Shear Stress من أنواع الإجهادات المختلفة، والّذي يعبّر عن القوّة المطبّقة على مساحة المقطع العرضيِّ للمادة، والّتي تكون موازيةً للقوة المطبقة على العنصر؛ فيختلف إجهاد القص عن الإجهاد الإسمي Normal Stress، فيعبّر الإجهاد الإسمي عن القوة المطبقة على مساحة المقطع العرضي العمودي على القوّة المطبقة، فيؤدّي الإجهاد الإسمي إلى ظاهرتي التمدّد والانضغاط، بينما يؤدّي إجهاد القص كما يدلّ اسمه إلى حدوث قصٍ في المادة في المقطع الّذي يتعرّض للضّغط الأكبر، فيكمن تخيّل تأثير إجهاد القص على المواد المختلفة كالمنشار الّذي يقوم بقطع قطعة الحديد، فيكون تأثير إجهاد القص على العنصر مشابهاً لتأثير المنشار في قطعة الحديد.

نشأة إجهاد القص

ينشأ إجهاد القص بطريقةٍ أخرى غير تأثّره بقوّةٍ موازية لمقطعه العرضي، وهي عن طريق تعرّضه للفتل أو الحدرجة Torsion والذي ينشأ عن ليّ العنصر أو العمود نتيجة تعرضه لعزم دوران Torque؛ فيكون اتجاه الدوران عمودياً على المقطع العرضي للعنصر بحسب قاعدة اليد اليمنى؛ أي أنّ محور الدوران يكون عموديّاً على المقطع العرضي للعنصر، فهو ما يمكن أن نلاحظه على سبيل المثال عند قيامنا بليّ عمودٍ حديدي فينقطع هذا العمود في النهاية عن التأثير عليه بعزم الدوران المناسب، ويكون القطع فيه مشابهاً للقص باستخدام المنشار.

استخدامات إجهاد القص

يعتبر إجهاد القص في العادة أحد المبادئ الرئيسيّة في الميكانيكا والهندسات المختلفة، فيتمّ عن طريقه حساب العديد من الضغوط المختلفة التي تتعرض لها المادة وتحليلها جميعاً، كما يستخدم إجهاد القص في تصميم الأبنية المختلفة أيضاً، والتطبيقات الهندسيّة المختلفة التي تتعرّض للأحمال، فيستخدم إجهاد القص على سبيل المثال في تصميم واختيار الروابط المختلفة في التطبيقات الهندسيّة؛ إذ إنّ إجهاد القص يكون في أعلى مستوياته في أماكن الربط بين العناصر المختلفة سواء كان هذا الربط عن طريق الروابط الميكانيكيّة كالمسامير على سبيل المثال، أو عن طريق روابط أخرى كاللحام والغراء وغيرها.