من أهم الخواص للمواد الميكانيكية هي الإجهاد والانفعال حيث أن الإجهاد هو القوة التي يتم ضغطها على المواد عن طريق شدها للخارج أو ضغطها للداخل، والانفعال هو التغير في شكل وحجم المواد نتيجة الإجهاد المفروض عليها، حيث لا يمكن صناعة أي قطعة ميكانيكية دون فحصها أو التأكد أنها ستتحمل الضغوطات المطلوبة والمفروضة عليها، دون أن تصل مرحلة الانفعال ويتغير شكلها وبالطبع لا نريد أن تصل مرحله التشوه والانكسار.
اختبار الشد tensile test
عن طريق هذا الفحص نحدد العلاقة بين الإجهاد والانفعال وكم ستتحمل المادة من الضغط قبل أن تتشوه ثم تنكسر، الرسمة أدناه تشرح ذلك بالتفضيل.
1. المرحلة الأولى: الشد المرن (elastic deformation)
يتم شد عود الحديد من الأعلى والأسفل بواسطة ماكينة شد متخصصة، والمرحلة الأولى من الشد تسمى الشد المرن، حيث أن المادة تتمدد لكنها تعود لشكلها الطبيعي بعد إزالة القوه المفروضة عليها.
2. المرحلة الثانية: التشوه المنظم (uniform plastic deformation)
هو تشوه منظم محكوم بمعادلات فيزيائية ورياضية، حيث يستمر الشد لكنه غير مرن يعني أن عود الحديد لن يعود لشكله الطبيعي بعد إزالة قوة الشد عنه ويبقى مشوه.
3. المرحلة الثالثة: التشوه غير المنظم (non uniform plastic deformation)
قبل أن ندخل هذه المرحلة يحدث ما يسمى ب necking أو التخصر حيث تبدأ عود الحديد بأن تقل مساحة مقطعه شيئاً فشيئاً حتى تنفصل تماما ثم تنكسر.
طبعا الرسم الموضح أعلاه هو فقط للمواد التي تقبل التمدد (الانفعال) مثل الفولاذ أو النحاس أو الألومنيوم، لكن هناك مواد هشة (brittle) لا تقبل التمدد (الانفعال) مثل الزجاج أو السيراميك أو حديد الزهر، حيث أنها تنكسر مباشرة دوان أن تتمدد أو أن تمر بالمراحل التي شرحناها سابقاً.
