Simple Structures में Stress-Strain Diagram और Hooke's Law – आसान भाषा में समझें

Stress और Strain एक materials की mechanical behaviour को समझने के लिए सबसे basic concepts हैं। Simple structures जैसे rod, bar या beam पर जब force लगती है, तो उसमें deformation (विकृति) आती है जिसे हम stress और strain के माध्यम से quantify करते हैं। इस blog में हम इन्हीं fundamentals को detail में समझेंगे।

Stress क्या होता है?

जब किसी body पर external force apply की जाती है, तो उस force को body की internal resistance balance करती है। इस internal resistance को ही Stress कहते हैं। इसे निम्न formula से व्यक्त किया जाता है:

Stress (σ) = Force (F) / Area (A)

Stress की unit Pascal (Pa) या N/m² होती है।

Strain क्या होता है?

Strain किसी object की original length की तुलना में उसकी deformation को दिखाता है। यह एक dimensionless quantity होती है:

Strain (ε) = Change in Length (ΔL) / Original Length (L)

Axial Loading क्या होता है?

Axial loading तब होता है जब force किसी structure की longitudinal axis के along act करता है। ये tension या compression दोनों हो सकते हैं और इसके कारण material elongate या shorten होता है।

Normal और Shear Stress में अंतर

Normal Stress: जब force perpendicular direction में act करता है तो उसे normal stress कहते हैं। यह body के cross-sectional area पर असर डालता है।

Shear Stress: जब force किसी body की surface के parallel direction में act करता है, तो वह shear stress कहलाता है। यह sliding या distortion cause करता है।

Stress-Strain Diagram क्या है?

Stress-Strain diagram एक graphical representation है जो किसी material के mechanical properties को बताता है। यह diagram हमें बताता है कि एक material किस हद तक deform हो सकता है और कब वो fail होगा। इसमें निम्न zones होते हैं:

Proportional Limit: जहां stress और strain का संबंध linear होता है।
Elastic Limit: यहां तक material deform होकर भी वापस original shape में आ जाता है।
Yield Point: यहां material plastic deformation में प्रवेश करता है।
Ultimate Strength: Maximum stress जिसे material सह सकता है।
Fracture Point: जहां material टूट जाता है।

Hooke's Law क्या कहता है?

Hooke's Law के अनुसार, किसी material में stress, strain के proportional होता है जब तक कि वो proportional limit के भीतर हो:

Stress ∝ Strain या, σ = E × ε

यहाँ E = Young's Modulus होता है, जो किसी material की stiffness को दर्शाता है।

निष्कर्ष

Simple structures में stress-strain relationship और Hooke's Law का उपयोग mechanical design और failure analysis के लिए किया जाता है। यह concepts materials के selection और उनकी load-bearing capacity को समझने में बेहद जरूरी होते हैं।