مخطط اختيار المواد – المقاومة والجساءة مقابل الكثافة

ماذا تعرض

نادرًا ما يختار المهندسون مادة بناءً على خاصية واحدة. في مخطط على طريقة آشبي تظهر كل مادة فقاعةً تغطي مداها المعتاد من المقاومة أو الجساءة والكثافة، وتتجمع مواد العائلة الواحدة معًا. في عضو الشد تكون كتلة الجزء m = nFLρ/σ، فالتصميم الخفيف يحتاج إلى نسبة مقاومة إلى وزن σ/ρ مرتفعة؛ أما في الكمرة فيصبح المؤشر σ^(2/3)/ρ أو √E/ρ. يحدد الخط المتقطع الموضع الذي يبلغ فيه الجزء حد الكتلة، وكل ما فوقه خفيف بما يكفي. ثم تضيّق تكلفة الكيلوغرام والبصمة الكربونية وقابلية إعادة التدوير القائمة المختصرة أكثر.

طريقة الاستخدام

اختر «المقاومة–الكثافة» أو «الجساءة–الكثافة»، و«عضو شد» أو «كمرة كابولية». اضبط بالمنزلقات الحمل والطول ومعامل الأمان وحدود الكتلة والتكلفة والبصمة الكربونية، أو فعّل «المواد المعاد تدويرها على نطاق واسع فقط». الفقاعات الزاهية تحقق كل المتطلبات، والباهتة لا تحققها. انقر فقاعة أو استخدم قائمة «المادة:» لتقرأ بياناتها، وترى موقعها في اختبار المقارنة مع CFRP وGFRP والألومنيوم والفولاذ، واستخدم الجدول لتبرير اختيارك. ويغيّر «التلوين حسب» طبقة الألوان.

المعاملات القابلة للتغيير

• المخطط المقاومة–الكثافة, الجساءة (E)–الكثافة
• المكوّن عضو شد (قضيب مشدود), كمرة كابولية مربعة المقطع
• الحمل F 0.1–50 kN
• الطول L 0.1–3 m
• معامل الأمان n 1–4
• أقصى كتلة للجزء 0.01–100 kg
• أقصى استطالة أو ترخيم δ 0.1–20 mm
• أقصى تكلفة للجزء 0.1–500 USD
• أقصى بصمة كربونية للجزء 0.1–200 kg CO₂e
• المواد المعاد تدويرها على نطاق واسع فقط
• التلوين حسب عائلة المادة, السعر لكل kg, البصمة الكربونية لكل kg
• المادة المعروضة فولاذ طري, فولاذ مقاوم للصدأ, حديد الزهر, سبيكة ألومنيوم, سبيكة تيتانيوم, نحاس أصفر, بولي إيثيلين (HDPE), بولي بروبيلين (PP), PVC صلب, نايلون (PA), أكريليك (PMMA), راتنج الإيبوكسي, مطاط, خشب البلسا, خشب الصنوبر, خشب البلوط, خشب رقائقي, مركب الألياف الزجاجية (GFRP), مركب ألياف الكربون (CFRP), زجاج, سيراميك الألومينا, خرسانة, رغوة EPS, رغوة PU صلبة

أسئلة للاستكشاف

1. لماذا يتفوق CFRP على الفولاذ في عضو شد خفيف، ومع ذلك يبقى الفولاذ مستخدمًا في معظم هياكل المباني؟
2. كيف تتغير القائمة المختصرة عند السماح بالمواد المعاد تدويرها على نطاق واسع فقط؟
3. لماذا تتفوق الأخشاب كمرات خفيفة أكثر من تفوقها أعضاء شد خفيفة مقارنةً بالفلزات؟