ठोसों का विकृति

ठोसों का विकृति उस परिवर्तन को दर्शाता है जब किसी ठोस पदार्थ का आकार या आकारिकी बाह्य बलों के प्रभाव में बदल जाती है। यह तब होता है जब लगाया गया तनाव पदार्थ की प्रतिरोधक क्षमता (yield strength) से अधिक हो जाता है। विकृति के तीन मुख्य प्रकार होते हैं: लोचदार, प्लास्टिक और भंगुर। लोचदार विकृति अस्थायी होती है और जब बल हटा दिया जाता है तो पदार्थ अपने मूल आकार में लौट आता है। प्लास्टिक विकृति स्थायी होती है और बल हटाने के बाद भी पदार्थ अपने विकृत आकार को बनाए रखता है। भंगुर विकृति तब होती है जब कोई पदार्थ महत्वपूर्ण प्लास्टिक विकृति के बिना टूट जाता है या फ्रैक्चर हो जाता है। किस प्रकार की विकृति होगी यह पदार्थ के गुणों, लगाए गए बल की मात्रा और तापमान पर निर्भर करता है। ठोसों की विकृति को समझना अभियांत्रिकी, पदार्थ विज्ञान और भूविज्ञान में महत्वपूर्ण है क्योंकि यह विभिन्न भार स्थितियों के तहत पदार्थों के व्यवहार की भविष्यवाणी करने और ऐसी संरचनाओं को डिजाइन करने में मदद करता है जो विकृति या विफलता को सहन कर सकें।

तनाव और विकृति

तनाव और विकृति ठोस यांत्रिकी के दो मूलभूत सिद्धांत हैं। तनाव वह आंतरिक बल प्रति इकाई क्षेत्रफल है जो लगाए गए भार का प्रतिरोध करता है, जबकि विकृति भार के तहत पदार्थ का विकृत होना है।

तनाव

तनाव या तो तनावपूर्ण (tensile) या संपीड़न (compressive) हो सकता है। तनावपूर्ण तनाव एक खिंचाव बल है, जबकि संपीड़न तनाव एक धक्का बल है। तनाव की SI इकाई पास्कल (Pa) है, जो एक न्यूटन प्रति वर्ग मीटर (N/m²) के बराबर है।

विकृति

विकृति (Strain) यह मापने का एक तरीका है कि कोई सामग्री भार के अंतर्गत कितना विकृत होती है। इसे सामग्री की लंबाई में आए परिवर्तन को उसकी मूल लंबाई से विभाजित करके परिभाषित किया जाता है। विकृति की SI इकाई मीटर प्रति मीटर (m/m) है।

तनाव-विकृति वक्र (Stress-Strain Curve)

तनाव-विकृति वक्र तनाव और विकृति के बीच संबंध का एक ग्राफीय प्रतिनिधित्व है। यह सामग्रियों की यांत्रिक गुणों को समझने के लिए एक उपयोगी उपकरण है।

तनाव-विकृति वक्र को तीन क्षेत्रों में विभाजित किया जा सकता है:

• प्रत्यास्थ क्षेत्र (Elastic region): प्रत्यास्थ क्षेत्र में, सामग्री प्रत्यास्थ रूप से विकृत होती है, जिसका अर्थ है कि जब भार हटा लिया जाता है तो यह अपने मूल आकार में लौट आती है।
• प्लास्टिक क्षेत्र (Plastic region): प्लास्टिक क्षेत्र में, सामग्री प्लास्टिक रूप से विकृत होती है, जिसका अर्थ है कि जब भार हटा लिया जाता है तो यह अपने मूल आकार में नहीं लौटती।
• विफलता क्षेत्र (Failure region): विफलता क्षेत्र में, सामग्री विफल हो जाती है, जिसका अर्थ है कि यह टूट जाती है या फट जाती है।

उपज शक्ति (yield strength) वह तनाव है जिस पर सामग्री प्लास्टिक रूप से विकृत होना शुरू करती है। परम शक्ति (ultimate strength) वह अधिकतम तनाव है जिसे सामग्री विफल होने से पहले सहन कर सकती है।

तनाव और विकृति के उदाहरण

• प्रतान तनाव: जब आप किसी रस्सी को खींचते हैं, तो आप रस्सी पर प्रतान तनाव लगा रहे होते हैं। तनाव के प्रतिक्रिया में रस्सी खिंच जाएगी या विरूपित होगी।
• संपीड़न तनाव: जब आप किसी दीवार को धक्का देते हैं, तो आप दीवार पर संपीड़न तनाव लगा रहे होते हैं। तनाव के प्रतिक्रिया में दीवार संकुचित होगी या विरूपित होगी।
• कतरनी तनाव: जब आप एक वस्तु को दूसरे के पास फिसलाते हैं, तो आप वस्तुओं पर कतरनी तनाव लगा रहे होते हैं। तनाव के प्रतिक्रिया में वस्तुएं एक-दूसरे के पास फिसलेंगी या विरूपित होंगी।

तनाव और विकृति अभियांत्रिकी और डिज़ाइन में महत्वपूर्ण संकल्पनाएं हैं। इनका उपयोग भार के अंतर्गत सामग्रियों की ताकत और विरूपण की गणना के लिए किया जाता है।

विकृति के प्रकार

विकृति वह प्रक्रिया है जिससे किसी वस्तु का आकार या आकार बदल जाता है। विकृति के तीन मुख्य प्रकार हैं: लोची, प्लास्टिक और भंगुर।

लोची विकृति किसी वस्तु की अस्थायी विकृति है जो बल हटाने पर अपने मूल आकार में लौट आती है। इस प्रकार की विकृति वस्तु के बंधों के खिंचने या संपीड़न के कारण होती है। उदाहरण के लिए, जब आप किसी रबर बैंड को खींचते हैं, तो छोड़ने पर वह अपनी मूल लंबाई में लौट आता है।

प्लास्टिक विकृति किसी वस्तु की स्थायी विकृति है जो बल हटाने पर अपने मूल आकार में नहीं लौटती। इस प्रकार की विकृति वस्तु के बंधों के टूटने और पुनः बनने के कारण होती है। उदाहरण के लिए, जब आप किसी पेपर क्लिप को मोड़ते हैं, तो छोड़ने पर भी वह मुड़ा रहता है।

भंगुर विरूपण किसी वस्तु पर बल लगाने पर उसका अचानक और पूर्ण रूप से टूट जाना है। इस प्रकार के विरूपण का कारण वस्तु के आबंधों का पूरी तरह से टूट जाना है। उदाहरण के लिए, जब आप कांच तोड़ते हैं, तो वह कई टुकड़ों में बिखर जाता है।

किस प्रकार का विरूपण होगा, यह वस्तु की पदार्थीय गुणों और लगाए गए बल की मात्रा पर निर्भर करता है।

प्रत्यास्थ विरूपण के उदाहरण

• रबर बैंड को खींचना
• स्प्रिंग को दबाना
• धातु की छड़ को मोड़ना

प्लास्टिक विरूपण के उदाहरण

• पेपर क्लिप को मोड़ना
• तार को मरोड़ना
• धातु की चादर को हथौड़ा मारना

भंगुर विरूपण के उदाहरण

• कांच का टूटना
• टहनी का चटकना
• चट्टान का चूर होना

विरूपण के अनुप्रयोग

विरूपण का उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिनमें शामिल हैं:

• निर्माण: धातु की बीम, कंक्रीट की स्लैब और अन्य निर्माण सामग्री को आकार देने के लिए विरूपण का उपयोग किया जाता है।
• विनिर्माण: धातु के पुर्जे, प्लास्टिक उत्पाद और अन्य वस्तुओं को बनाने के लिए विरूपण का उपयोग किया जाता है।
• परिवहन: कार के बॉडी, हवाई जहाज की पंखियों और अन्य वाहन पुर्जों को आकार देने के लिए विरूपण का उपयोग किया जाता है।
• चिकित्सा: हड्डियों को सीधा करने, विरूपताओं को ठीक करने और अन्य चिकित्सा प्रक्रियाओं को करने के लिए विरूपण का उपयोग किया जाता है।

विरूपण पदार्थों का एक मूलभूत गुण है जिसका दैनिक जीवन में व्यापक अनुप्रयोग है।