سرفصل : معيارهاي تسليم، شکست و خستگي

نمونه 18 -مطلب درسي: واماندگي در قطعات مهندسي

اجزاء و قطعات ماشين‌آلات در اثر بارهاي نوساني که به آن‌ها وارد مي‌شود گاهي در تنش‌هايي بسيار کمتر از استحکام آن جسم دچار شکست مي‌شوند‌اين شکست پس از تعدادي دوره بارگذاري اتفاق مي‌افتد[1] . مثلاً يک قطعه‌ي هواپيما بايد پس از چند هزار ساعت پرواز هواپيما و قبل از‌اينکه به عمر خستگي آن برسد و دچار شکست شود، تعويض شود .

لازم به ذكر است كه بسياري از مواد فلزي مانند آلومينيم يا آليا‍ژهاي آن داراي حد دوام نيستند و بالاخره تحت بارهاي ديناميكي هرچند کوچک خواهند شكست.

علاوه بر خستگي موارد ديگري مي‌توانند باعث واماندگي در قطعات صنعتي شوند، که برخي از آنها عبارتند از:

تسليم شدن تحت بار استاتيكي[2]

تغيير شكلهاي بيش از حد مجاز

خزش در دما‌هاي بالا[3]

ارتعاشات بيش از حد

خوردگي تحت عوامل محيطي

سايش

کمانش[4]

به عبارت ديگر هيچ جسمي نمي‌تواند عمر بينهايت داشته باشد. و قطعات و اجسام سخت نيز بالاخره بر اثر عوامل مختلف نابود خواهند شد.  به عبارت ديگر طبق كلام و وعده خداوند متعال همه چيز نابود خواهد شد و آنچه ماندگار است فقط خداست: «وَ لا تَدْعُ مَعَ اللَّهِ إِلهاً آخَرَ لا إِلهَ إِلاَّ هُوَ کُلُّ شَيْ‏ءٍ هالِکٌ إِلاَّ وَجْهَهُ لَهُ الْحُکْمُ وَ إِلَيْهِ تُرْجَعُونَ؛[5]معبود ديگري را با خدا مخوان ، که هيچ معبودي جز او نيست همه چيز جز ذات (پاک) او فاني مي‌شود حاکميت تنها از آن اوست و همه بسوي او بازگردانده مي‌شويد!»

در تفسير نمونه در مورد کلمه «‌هالک"‌اينگونه آمده است:

«بسيار مى‏شود كه منظور از« هلاك» و نابودى و فنا،« به هم خوردن نظام» است، نه از بين رفتن مواد، مثلا اگر يك ساختمان بوسيله زلزله متلاشى شود در‌اينجا‌ هالك و فانى بر آن صدق مى‏كند، در حالى كه مواد آن موجود است تنها نظامش از هم گسيخته شده است.

نام درس: طراحي اجزاء ماشين

سرفصل: مقدمه

نمونه 19 -مطلب درسي: تعاريف

يکي از ويژگيهاي انسان تمايل او به‌ايجاد وسايل و تجهيزات نوين است. توليد هر ابزار جديد، نيازمند محاسبات و طراحي دقيق ميباشد. طراحي، فرموله كردن يك طرح براي برآورده شدن يك نياز يا حل يك مسأله است. يک مسأله طراحي منجر به تعيين ابعاد، جنس و ديگر مشخصات سيستم مي‌شود[6].

بايد توجه نمود که طراحي و خلقت يکي از ويژگي‌هاي خداوند متعال است که در بشر نيز به عنوان خليفه خداوند بر روي زمين از جانب او به وديعه گذاشته شده است. اما بدون شک تفاوت‌هاي بزرگي در خلقت و طراحي خداوند با بشر وجود دارد. در ادامه برخي از شباهت‌ها و تفاوت‌هاي طراحي بشر با طراحي و خلقت خداوند متعال ذکر شده است. پاره‌اي از‌اين شباهت‌ها عبارتند از:

اندازه گيري در طراحي

براي آن که طراحي يک قطعه يا ماشين به درستي انجام شود بايد اثر کليه عوامل بر طرح بطور کامل بررسي شود و طراح با يک ديد جامع همه اجزاي سيستم را در ارتباط با يکديگر طراحي کند.‌اين خصوصيت طراحي بشر بطور مستقيم از خداوند متعال وام گرفته شده است. خداوند نيز در خلقت اشياء و جانداران تعيين‌اندازه آنها را مدنظر قرار داده است. خداوند متعال در قرآن مي‌فرمايد:« اِنا کُلَّ شَىْء خَلَقْناهُ بِقَدَر [7]؛ما هر چيزى را به‌اندازه آفريديم».‌اين آيه در عين فشردگى، از حقيقت مهمى در عالم خلقت پرده بر مى‌دارد، حقيقتى که به سراسر جهان هستى حاکم است، و آن‌اندازه گيرى دقيق در همه کاينات جهان است. هر قدر علم و دانش بشرى پيشرفت مى‌کند، به‌اين‌اندازه گيرى دقيق، آشناتر مى‌شود،‌اين‌اندازه گيرى دقيق، نه تنها در موجودات ذره بينى، که در کرات عظيم آسمانى نيز حاکم است. فى المثل مى‌شنويم فضانوردان با محاسبات دقيق علمى، که به وسيله صدها نفر کارشناس متخصص، به وسيله مغزهاى الکترونيکى انجام مى‌گيرد، موفق مى‌شوند، دستگاه هاي مورد نظر خود را درست در همان منطقه از کره ماه که مى‌خواستند بنشانند، با‌اين که ظرف چند روزى که سفينه فضايى فاصله زمين و ماه را مى‌پيمايد، همه چيز دگرگون مى‌شود، ماه هم به دور خود مى‌گردد و هم به دور زمين، و جاى آن به کلى عوض مى‌شود، و حتى در لحظه پرتاب سفينه نيز، زمين هم به دور خود و هم به دور آفتاب با سرعت فوق العاده اى در حرکت است، ولى از آنجا که تمام‌اين حرکات گوناگون حساب و‌اندازه دقيقى دارد، که مطلقا از آن تخلف نمى کند، فضانوردان موفق مى‌شوند که با محاسبات پيچيده،دستگاه مورد نظر خودرا درست در منطقه مورد نظر فرود آورند. ستاره شناسان مى‌توانند از دهها سال قبل، خسوف و کسوف‌هاى جزيى و کلى را که در نقاط مختلف زمين روى مى‌دهد، دقيقاً پيش بينى کنند،‌اينها همه نشانه دقت در‌اندازه گيري‌هاى جهان بزرگ است.

اين‌اندازه گيرى، تنها در مساله کميتها نيست، کيفيت‌هاى ترکيبى از‌اين‌اندازه گيرى نيز دقيقاً برخوردار است. نظامى که بر روح و روحيات انسان و اميال و غرايز او حاکم است، نيز‌اندازه گيرى دقيقى در مسير خواسته‌هاى فردى و اجتماعى انسان دارد که، اگر کمترين دگرگونى در آن رخ دهد نظام زندگى فردى و اجتماعى او به هم مى‌ريزد[8].

اين مساله، دامنه بسيار گسترده اى در جهان دارد که، مطالعه آن انسان را به عمق «انّا کُلَّ شَىْء خَلَقْناهُ بِقَدَر»[9] آشناتر مى‌سازد.

خلاقيت و نوآوري

ويژگي خلاقيت يکي از ويژگيهاي خداوند است که نمودي از آن در انسان ظهور پيداکرده است. خداوند در قرآن مي‌فرمايد:«هُوَ اللَّهُ الْخَالِقُ الْبَارِئُ الْمُصَوِّرُ؛[10] اوست‏ خداى خالق نوساز صورتگر.»  مطابق تفسير الميزان «خالق»يعني کسي که اشياء را با‌اندازه گيري پديد آورده باشد. «باريء» يعني خالقي که اشيائي را پديد آورده که هر يک از ديگري متمايز هستند. «مصور» يعني خالقي که پديده‌هاي خود را طوري صورتگري نموده که با يکديگر مشتبه نمي‌شوند، و‌اين سه نام مبارک هر سه متضمن معناي‌ايجاد هم هستند[11]. توجه به معاني فوق نشان ميدهند که‌اين صفات به گونه‌اي در انسان نيز نمود پيدا کرده‌اند.

خلاقيت مستمر

خلاقيت مستمر و فياضيت دايم  نيز يکي ديگر از صفات خداوند است که در انسان نيز نمود يافته است. در قرآن آمده است که:  «کُلَّ يَوْم هُوَ فِى شَأْن؛[12] او هر روز در شأن و کاري است». خداى متعال در‌اين آيه به دائمى بودن خلقت و آفرينش اشاره مينمايد.‌اين آيه مفهوم گسترده اى دارد كه هرگونه آفرينش تازه و خلقت جديد و دگرگونى و تحول را در‌اين جهان در بر مى‌گيرد... و برنامه آفرينش و تدبير او لحظه اى تعطيل بردار نيست[13].

عمر محدود مخلوقات و محصولات طراحي شده

طراحي قطعات و ماشين آلات با توجه به شرايط عملکرد دستگاه و بارگذاري‌هاي خارجي، براي عمرهاي محدود و مشخص انجام مي‌گيرد و طراح انتظار ندارد طرح ساخته شده تا ابد به کار خود ادامه دهد. خداوند متعال نيز براي اجزاي‌اين عالم عمري محدود مقرر فرموده است. خداوند در قرآن فرموده است که «کلُّ شيْءٍ‌هالِکٌ إِلا وَجْهَهُ؛[14]همه چيز جز ذات پاک او فاني مي‌شود».

قطعات و دستگاه‌هاي طراحي شده توسط مهندسان مکانيک، معمولا با گذشت زمان و اتمام زماني که طراح براي کارکرد آن در نظر گرفته است، عملکرد صحيح خود را از دست مي‌دهند.‌اين امر معمولا به علت تغييراتي است که به مرور در دستگاه و اجزاي آن‌ايجاد مي‌گردد.‌اين تغييرات مي‌تواند شامل رشد ترک‌هاي ريز در قطعات و يا سايش در اتصالات و لق شدن آنها به مرور باشد. خداوند متعال نيز در قرآن به وضوح به افت در عملکرد بدن انسان با زياد شدن سن او اشاره کرده و مي‌فرمايد:« وَمَن نُّعَمِّرْهُ  نُنَكِّسْهُ فىِ الخْلْقِ أَفَلَايَعْقِلُونَ؛[15] و هر كه را عمر دراز دهيم، او را در خلقت دچار افْت مى‏كنيم؛ آيا نمى‏انديشند؟»

تفاوت ها

با وجود شباهت‌هايي که بين خلق و طراحي خداوند متعال و انسان وجود دارد به واسطه محدوديت علم و دانش بشر، تفاوت‌هاي بارزي نيز بين طراحي انسان و خداوند وجود دارد که به برخي از آنها در ادامه اشاره شده است.

محتاج بودن انسان و بي نيازي خدا

انسان در طراحي و ساخت اشياء محتاج است به:

مواد اوليه که آن را از موادي که خداوند ساخته است تأمين مي‌کند.

استفاده از قوانيني که خداوند آنها را وضع کرده است.

گرفتن‌ايده از طبيعت

بهبود مستمر در طراحي و ساخت

سعي و خطا در طراحي و ساخت

تخصص هاي ديگران در طراحي و ساخت

ولي خداوند به هيچ کدام از موارد فوق محتاج نيست. خداوند مي‌فرمايد: «يَا أَيُّهَا النَّاسُ أَنْتُمُ الْفُقَرَاءُ إِلَى اللَّهِ وَاللَّهُ هُوَ الْغَنِيُّ الْحَمِيدُ؛[16]‌اي مردم ! شما همگي  نيازمندان به خدا هستيد، تنها خداوند است که بي نياز و شايسته هرگونه حمد و ستايش است» . «چه سخن مهم و پر ارزشي که موقعيت ما را در عرصه عالم هستي در برابر هستي بخش روشن مي‌سازد، و بسياري از معماها را مي‌گشايد، و به سؤالات زيادي پاسخ مي‌گويد. آري بي نياز حقيقي و قائم بالذات در تمام عالم هستي يکي است، و او خدا است، همه انسان‌ها بلکه همه موجودات سر تا پا نيازند و فقر و وابسته به آن وجود مستقل که اگر لحظه‌اي ارتباطشان قطع شود هيچند و پوچ .همانگونه که او بينياز مطلق است انسان‌ها فقر مطلقند، و همانگونه که او قائم به ذات است مخلوقات همه قائم به او هستند، چرا که او وجودي است بي نهايت از هر نظر، و واجب الوجود در ذات و صفات[17].»

به دليل‌اينکه تمام طراحي و خلقت بشر تحت سيطره قدرت الهي است، خداوند خلق هر چيزي را به خود نسبت داده است و مي‌فرمايد:« خَلَقَ كُلَّ شَيْ‏ءٍ وَ هُوَ بِكُلِّ شَيْ‏ءٍ عَلِيمٌ [18]؛ همه چيز را آفريد و او به هر چيزى داناست». او در‌اين آيه بار ديگر مقام خالقيت خود را نسبت به همه چيز و همه كس و احاطه علمى خود را نسبت به تمام آنها تأكيد مي‌کند.

علم نامحدود خداوند و علم ناقص انسان

تفاوت ديگر آفرينش خدا با ساخت انسان در‌اين است که ساخت انسان به دليل عدم جامع نگري ونداشتن علم کافي موجب بروز اختلالات بسيار در طبيعت مي‌گردد. بسياري از تجهيزات ساخت دست بشر پس از پيشرفت علم و پي بردن به اشکالات و مضرات آن امروزه به شکل اوليه خود توليد نمي‌شوند. خداوند مي‌فرمايد:« ظَهَرَ الْفَسادُ فِي الْبَرِّ وَ الْبَحْرِ بِما کَسَبَتْ أَيْدِي النَّاسِ[19]» فساد در خشکي و دريا به خاطر اعمال مردم آشکار شد. ‌اين در حالي است که طراحي و خلقت خداوند از‌اين نقص مبرا است.

اختيار خداوند و عدم اختيار انسان

انسان مجبور است در حيطه قوانيني که خداوند وضع کرده است به طراحي و خلقت اشياء بپردازد. در حاليکه خداوند از‌اين موضوع مبرا است. خداوند در قرآن بر‌اين مورد تأکيد کرده است:

«وَ رَبُّکَ يَخْلُقُ ما يَشاءُ وَ يَخْتارُ ما کانَ لَهُمُ الْخِيَرَةُ سُبْحانَ اللّه وَ تَعالى عَمّا يُشْرِکُونَ؛[20] پروردگار تو هر چه بخواهد مى آفريند، و هر چه بخواهد برمى گزيند; آنان (در برابر او) اختيارى ندارند؛ منزه است خداوند، و برتر است از همتايانى که براى او قائل مى شوند».

علامه طباطبايي در الميزان ذيل‌اين آيه مي‌فرمايند: «پس خداى تعالى كه مختار به تمام معنا است، مى‌تواند در مرحله تشريع احكام و قوانين، هر حكم و قانونى را كه خواست تشريع كند، همچنان كه در مرحله تكوين مى‌تواند هر قسم كه اختيار كرد خلق و تدبير نمايد، و‌اين است معناى جمله (و ربك يخلق ما يشاء و يختار) كه به طور مطلق خدا را مختار معرفى مى‌كند.

و ظاهرا جمله (يخلق ما يشاء) اشاره است به اختيار تكوينى خدا، و مى‌فهماند كه اختيار او مطلق است به‌اين معنى كه قدرت او قاصر از خلقت هيچ چيز نيست، و هيچ چيزى او را از آنچه مى‌خواهد مانع نمى شود، و به عبارت ديگر: هيچ چيزى از مشيت او سرباز نمى زند، نه به خودى خود و نه به خاطر مانعى، و‌اين همان اختيار به معناى حقيقى آن است[21].

[1].  طراحي اجزاء، ص245.

[2].  همان، صص 197-233.

[3].  همان، 43.

[4].  مقاومت مصالح، ص 546.

[5]. قصص:88.

[6].  طراحي اجزاء، ص 5.

[7]. قمر: 49.

[8]. تفسير نمونه، ج 23، صص 81 و 82.

[9]. قمر: 49.

[10]. حشر:24.

[11]. ترجمه تفسير الميزان، ج 19، ص 405.

[12]. الرحمن: 29.

[13]. تفسير نمونه، ج 23، ص 139.

[14]. قصص:88.

[15]. يس: 68.

[16]. فاطر: 15.

[17]. تفسير نمونه، ج 18، ص 220.

[18]. انعام: 101.

[19]. روم:41.

[20]. قصص: 68.

[21]. تفسير الميزان ج 16، ص 8.