تنش‌های حرارتی در اجسام

علاوه براین، قطب‌ها می‌توانند در ارتباط با صنایع، نیازها و مشکلات آنها را رفع کنند.

مطلع شدیم قطب ترموالاستیسیته دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر، طی چند روز گذشته از سوی وزارت علوم، تحقیقات و فناوری به عنوان قطب علمی برگزیده شناخته شده است. همچنین در جشنواره بزرگداشت پژوهشگران برگزیده کشور که آذر امسال برگزار می‌شود، از دکتر حسن بصیرت تبریزی، رئیس قطب علمی ترموالاستیسیته و استاد دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر تقدیر می‌شود.به این بهانه با وی به گفتگو نشستیم.

ابتدا تعریفی از تنش حرارتی ترمو الاستیسیته ارائه کنید؟

ابتدا تصویری ساده ازیک تنش حرارتی در شرایط الاستیک را برایتان ترسیم می‌کنم که همانا ترک برداشتن و شکستن یک لیوان یخ هنگام قرار گرفتن در ظرف آب جوش است. تنش حرارتی افزایش تنش بر اثر تأثیرات دماست. وقتی ماده‌ای با تغییرات دما روبه‌رو می‌شود لایه‌های مختلفش به شکل متفاوتی انبساط می‌یابند. برای حفظ پیوستگی ماده، یک سیستم تنش و کرنش حرارتی به‌وجود می‌آید که بستگی به شکل جسم و پخش دما در آن دارد.

پس لزوما این تنش حرارتی باید تحت تاثیر تغییرات دما به وجود بیاید؟

خیر. تنش حرارتی می‌تواند حتی وقتی تغییرات دما وجود ندارد به وجود آید؛ مثلا هنگامی که انبساط آزاد توسط قیدهای خارجی محدود می‌شود. این مورد زمانی رخ می‌دهد که یک جسم از مواد مختلفی با ضرایب انبساط متفاوت تشکیل شده یا دارای نا همگنی در ریز ساختار باشد. در اجزایی که از جنس مواد ترد هستند، این تنش‌های حرارتی به اضافه تنش‌های مکانیکی حاصل از نیروهای خارجی می‌توانند باعث ایجاد ترک و شکست قطعه شوند.

در واقع اتفاقی که در تنش‌های حرارتی ذکر شده می‌افتد همان شوک حرارتی است؟

تنش‌های ناشی از شوک حرارتی با پخش دمای تعیین شده و با تنش‌هایی که توسط شرایط پایدار ایجاد می‌شوند تفاوت اندکی دارند. این تنش‌ها عموماً از تنش‌هایی که توسط گرم کردن یا سرد کردن آهسته ایجاد می‌شوند به خاطر تغییرات دمای ملایم‌تر آنها بزرگ‌تر هستند.

مطالعه و تحقیق در زمینه ترمو الاستیسیته در چه زمینه‌های صنعتی پر اهمیت تر است؟

چون بسیاری از اجزای مهندسی به علت تنش حرارتی دچار شکست می‌شوند، مطالعه این موضوع اهمیت یافته است. به عنوان مثال، وسایل حمل و نقل هوایی - فضایی، توربین‌های گاز و بخار، موتورهای جت، را‡کتورهای شیمیایی عموماً دچار این گونه شکست می‌شوند. با افزایش سرعت وسایل نقلیه هوایی، افزایش حرارت آیرودینامیکی، ساختار وسیله را با تنش حرارتی مواجه می‌کند. همچنین بسیاری از پالایشگاه‌های نفت برای تعمیر خطوط لوله‌ای که بر اثر تنش حرارتی دچار شکست شده‌اند، از دور خارج می‌شوند. به خاطر هزینه بالا و تأثیر غیر قابل اجتناب تنش حرارتی، بسیاری از آزمایشگاه‌ها به مطالعه گسترده این موضوع پرداخته اند و اطلاعات زیادی به دست آمده که می‌توانند دارای ارزش عملی مسائل مورد بررسی باشند.

انگیزه اولیه برای باز شدن باب تحقیقات در زمینه ترمو الاستیسیته چگونه در سطح دانشگاه امیر کبیر ایجاد شد؟

با پیشرفت صنایع جدید و روش‌های فناوری به روز، بسیاری از ماشین‌ها و سازه‌ها با محیط دمایی فوق‌العاده بالا مواجه شده‌اند که انواع مختلف بارگذاری‌های حرارتی را در پی خواهند داشت. این شرایط نیاز به بررسی‌های متمرکز تحلیل تنش‌های حرارتی دارد. قابلیت‌های بالای دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر در این حوزه، تحقیقات مختلف نظری و کاربردی را به دنبال داشته است.

بر این اساس از سال 1384 وزارت علوم،تحقیقات و فناوری، دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر را برای تمرکز در این زمینه تحقیقاتی برگزیده است. هدف این مرکز تحقیق در زمینه گسترش کنونی این مطالعات است با تأکید ویژه عواملی که برای مهندسان طراح و عملگرا در اجتناب از آثار زیان آور تنش‌های حرارتی مفید باشد. به این ترتیب، قطب علمی ترموالاستیسیته از سوی وزارت علوم، تحقیقات و فناوری با 7 عضو اصلی و 2 عضو همکار از استادان برجسته آغاز به کار کرد.

در ارتباط با 2 بعد وظایف قطب‌ها بیشتر توضیح دهید.

قطب‌های علمی با توان بالقوه بالایی که دارند در 2 حوزه حرکت مرزهای دانش و ارتباط با صنعت برای رفع مشکلات کاربردی آنان می‌توانند فعالیت کنند. از طرفی با توجه به شتاب زیاد پیشرفت‌های علمی و فناوری، قطب باید با تعریف طرح‌‌های تحقیقاتی در جهت همراهی با فناوری روز حرکت کند که در این بخش، وزارت علوم و دیگر نهاد‌های دولتی باید حمایت‌های مالی خود را گسترده تر کنند و از طرف دیگر برای رفع مشکلات صنعت باید ارتباط دو سویه‌ای با صنایع وجود داشته باشد تا ضمن حل این مشکلات و تامین منابع مورد نیاز برای تحقیقات مذکور از طرف صنایع، امکان ادامه حیات قطب‌ها فراهم شود؛ بنابر این هیچ یک از 2 بخش دولت و صنایع نمی‌توانند وظایف خود را در این زمینه به عهده دیگری بیندازند و از زیر بار مسوولیت شانه خالی کنند.

تصور می‌کنید که به چه دلایلی قطب علمی ترمو الاستیسیته به عنوان قطب علمی برتر در کشور معرفی شده است؟

مجموعه فعالیت‌های این قطب در عمر نه چندان طولی خود قابل توجه بوده است. این فعالیت‌ها در قالب انجام طرح‌های مختلف نظری و کاربردی،انتشار مقالات متعدد در مجلات و کنفرانس ها، تدوین کتاب در سطح بین‌المللی، همکاری با برخی صنایع مرتبط، همکاری مستمر علمی با کنفرانس‌های مرتبط و دعوت از محققان ایرانی خارج از کشور در این حوزه و جلب همکاری آنان و موارد دیگر متمرکز شده است که در ارزیابی وزارت علوم اهمیت و اولویت دارد.

باید توجه داشته باشید که مجموعه چنین اقداماتی علی‌رغم اعتبارات بسیار محدود، اختصاصی بوده است. به نظر می‌رسد اعتبارات مورد نیاز باید با توجه به 2 بعد اصلی وظایف قطب‌ها یعنی حرکت در مرزهای دانش و ارتباط با صنعت و رفع مشکلات کاربردی آنان تامین شود که البته در هر 2 بخش، یعنی تامین اعتبار مناسب از سوی وزارت و نیز آمادگی همکاری صنعت با مشکلات زیادی مواجه هستیم.

پونه شیرازی