ناحیه اصلی نمودار

تحليل و تفسير طيف سنجي NMR به زبان ساده

طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته (NMR) اطلاعات با ارزشي را در مورد ساختار یک ترکیب به ما مي دهد و كليد دستيابي به اين اطلاعات در نحوه و روش تفسير و تحليل آزمون NMR است . دو نوع nmr نسبت به بقه بيشتر كاربرد دارند 13C-NMR كه به بررسي كربن هاي تركيب مي پردازد و H-NMR كه هسته اتم هيدروژن در آن مورد بررسی قرار می‌گیرد . طیف سنجی H-NMR به طور قابل توجهی پیچیده تر از 13C-NMR است. در نتيجه تفسیر آن دشوارتر است. با این حال ، پیچیدگی اضافی، اطلاعات اضافی را به به دنبال دارد. در تفسیر 13C-NMR ، ما اساساً فقط روی دو چیز تمرکز کردیم ، اینکه چه تعداد پيك کربن وجود دارد و در کجا واقع شده اند (جابجايي شیمیایی). هر دوی این ها در H-NMR نیز مهم هستند، اما دو عامل دیگر "انتگرال گيري يا همان سطح زير پيك " و "شکافتگی اسپین-اسپین " نیز مفید هستند.

به طور كلي چهار فاكتور براي تفسير در طیف سنجی H-NMR را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:

1- تعداد مجموعه ي پيك : تعداد دسته‌ اتم‌های هیدروژن هم‌ارز

2- جابجايي شیمیایی (فرکانس) هر مجموعه ي پيك : كه تحت تاثير گروه­های عاملي، الکترونگاتیوی، الکترون­های پای ( پيوند دوگانه) و . مي باشد.

3- انتگرال يا مساحت زير هر مجموعه پيك: سطح زیر پیک به طور مستقیم با تعداد اتم‌های هیدروژن متناسب است.

1H ⇒ CH or OH group

4- شكافتگي هر مجموعه پيك: پيك ‌ها به دلیل جفت‌شدگی (کوپلینگ) بین پروتون‌های مجاور در مولکول، به چند گروه شکافته می‌شوند . براي مثال اگر پيك چهارشاخه باشد نشان دهنده اين است كه سه اتم هيدروژن هم ارز در همسايگي آن وجود دارد و بالعكس اگر دو اتم هيدروژن هم ارز در همسايگي هيدروژن مورد بررسي باشد ما يك پيك سه شاخه مشاهده مي كنيم.

تعداد مجموعه ي پيك

1- هيدروژن­ های غیر هم ارز دارای محیط شیمیایی و مغناطيسي مختلفی هستند و سیگنال های مختلفی می­ دهند و هيدروژن های هم ارز داراي محیط شیمیایی و مغناطيسي یکسانی هستند بنابراين ما يك مجموعه پيك مي بينيم. بنابراین تعداد مجموعه سیگنال ها به شما می گوید که انواع مختلفی از هیدروژن وجود دارد. در تصوير پايين چند نمونه از هيدروژن هاي هم ارز و غير هم ارز را مشاهده مي نماييد. در طيف NMR هر كدام از تركيب هاي زير ما فقط دو مجموعه پيك مي بينيم.

پس نكته مهم در اين قسمت آن است كه بررسی کنید که تعداد مجموعه های سیگنال در طیف شما با ساختاری که فکر می کنید واقعاً دارید مطابقت داشته باشد! در غیر این صورت ، ساختار نیاز به اصلاح دارد!

جابجايي شيميايي

در بیشتر تركيب ها، جابجایی شیمیایی اتم هیدروژن، مقداری بین ۰ و 14 مي باشد. این گستره را به خوبی می‌توان به بخش‌های مختلفی تقسیم‌بندی کرد که هر بخش، مشخصه ساختاری خاصی را بیان کند كه تحت تاثير گروه­های عاملي، الکترونگاتیوی، الکترون­های پای ( پيوند دوگانه) و . مي باشد در تصوير زير جزيئات آن را مشاهده مي نماييد .

اما چگونه آنچه را که از جابجايي شیمیایی طيف می بینيم استفاده کنيم؟

1- هیدروژن های OH را تشخیص دهید.

همانطور كه در جدول فوق مي بينيد OH می تواند در جاهاي متفاوتي ظاهر شود و به راحتی باعث شود شما يك نتیجه گیری اشتباهی داشته باشید. بنابراین شناختن OH ها برای اینکه شما را گیج نکنند بسیار مفید است. سه عامل شناسایی سیگنال های OH:

- آنها همیشه داراي انتگرال 1H مي­باشند،

- به طور معمول به صورت تک و تا حدودی پهن ظاهر می شوند. سیگنال های C-H تمایل به باريك بودن دارند و هر سیگنال C-H که داراي ناحیه اصلی نمودار انتگرال يك باشد شود، داراي شکافتگي قابل توجهی مي باشد.

- اگر سیگنال OH دارید، ممكن است يك سیگنال های C-H نیز در 3 مشاهده كنيد.

2- شروع به بررسي طيف كنيد و اگر در نواحي زير پيكي وجود داشت گروه عاملي آن را مشخص كنيد:

آیا در ناحيه 9 چیزی دارم؟ اگر بله . نشان دهنده آلدهید است.

آیا در ناحيه 7 چیزی دارم؟ اگر بله . نشان دهنده تركيب آروماتيك است.

آیا در ناحيه 5 چیزی دارم؟ اگر بله . نشان دهنده آلكن است.

آیا در ناحيه 3 چیزی دارم؟ اگر بله . نشان دهنده الكل، اتر يا استر است.

آیا در ناحيه 2 چیزی دارم؟ اگر بله . نشان دهنده كتون، تركيب آروماتيك يا آلكن است.

آیا در ناحيه 1 چیزی دارم؟ اگر بله . نشان دهنده برخی از کربن های آلکیل غیرفعال است.

شدت يا نسبت سطح زير پيك ( انتگرال)

تمام هیدروژن ها به يك اندازه پيك می دهند اما وقتی هیدروژن هم ارز وجود داشته باشد ، پيك حاصل بر این اساس ضرب در تعداد هيدروژن هاي هم ارز می شود نكته مورد بررسي ارتفاع پيك نیست ، بلکه مساحت سطح زير پيك است. به طور كلي سطح زیر پیک به طور مستقیم با تعداد اتم‌های هیدروژن تولیدی متناسب است . امروزه، این انتگرال‌گیری توسط نرم‌افزارها انجام می‌شود . این نسبت ها بصورت عدد کامل مي باشد (2: 1 ، 3: 1 ، 3: 2 و غیره.) بنابر اين نسبت های "رایانه" را به نسبت های ساده ناحیه اصلی نمودار تبدیل کنید. براي مثال در شكل شماره 2 نسبت سطح زير پيك 3 به 2 است.

شکافتگی اسپین اسپین

در H-NMR پيك های هیدروژن به طور معمول پيك ها به دلیل جفت‌شدگی (کوپلینگ) بین پروتون‌های مجاور در مولکول، به چندین خط شكافته می شوند. تعداد خطوط موجود در یک مجموعه سیگنال چیزی در مورد C-H که باعث ایجاد سیگنال می شود به ما نمی گوید (چه یک گروه CH3 باشد یا CH2 و چه اکسیژنه . ) اما این شكافتگي به ما چیز دیگری می گوید که واقعاً مفید است: چه نوع گروه های CH به گروه مورد بررسي متصل هستند! شكافتگي چیزی در مورد خود گروه به ما نمی گوید ، اما اطلاعات بسیار خوبی در مورد گروه های همسایه ارائه می دهد.

نكاتي كه بايد در تفسير طيف NMR به آن دقت كرد:

پيك حلال:

نمونه همیشه در یک حلال رقیق می شود. به طور معمول از CDCl3 يا ساير حلال هاي دوتره استفاده مي شود، مخصوصاً به دلیل اینکه H ندارد! با این حال ، کاملاً خالص نیستند و معمولاً با مقدار کمی از فرم غير دوتره خود همراه هستند كه آن در طيف nmr ظاهر مي شود این پيك را نادیده بگیرید!

پيك مرجع:

پيك ظاهر شده در ناحيه صفر را حساب نکنید. یک ماده شیمیایی مرجع [(CH3) 4Si] يا همان TMS معمولاً وجود دارد که برای تعریف نقطه "صفر" به نمونه اضافه می شود.

پيك آب:

معمولاً کمی رطوبت در محلول وجود دارد زیرا داخل بطری حلال دوتره می شود. اما اغلب بسته به عوامل پیوند هیدروژن از بین می رود.

مراقب همپوشانی باشید:

همپوشانی بيشتر در اثر تداخل پيك ها بوجود مي آيد و بیشتر در مناطق بنزن (7) و همچنین در ناحیه آلکیل (1) معمول است ، اما در جاهای دیگر نیز اتفاق می افتد. سیگنال های OH نیز اغلب با سیگنال های دیگر تداخل دارند.

و در نهايت بررسی کنید که ساختاری که معتقدید واقعاً وجود دارد ، تعداد پيك های شما ، جابجايي شیمیایی شما ، انتگرال شما و شكافتگي های شما را نشان می دهد. در غیر این صورت ، ساختار شما باید اصلاح شود!

رسم نمودار در آباکوس | نیرو جابجایی، تنش کرنش + تنظیمات

بخش پس‌پردازش، استخراج داده، واکاوی و نتیجه‌گیری را باید میوه دلچسب و ثمره یک تحلیل اجزا محدود به‌شمار آورد. استخراج مدل فیزیکی، تشخیص صحیح و دقیق نوع مسئله، انتخاب حلگر مناسب، ساده‌سازی‌های معقول و سنجیده، المان‌بندی مناسب و استفاده از شبکه اجزا محدود سازگار با مسئله، همه و همه متضمن رسیدن به یک حل دقیق و کارآمد خواهند بود؛ اما آیا ابزاری برای سنجش صحت حل در اختیار ما وجود دارد؟ هدف ما از تحلیل چه بوده است؟ به‌دنبال استخراج چه پارامتر و یا نموداری هستیم؟

پاسخ تمامی سؤالات فوق را باید در بخش پس‌پردازش نرم‌افزار جستجو کرد. یک تحلیلگر با هر درجه از مهارت، در نهایت باید با داده‌های خروجی حاصل از حل، نتیجه طرح و تلاش خود را به نمایش بگذارد. با توجه به اهمیت بحث و پرسش‌های شما عزیزان در خصوص رسم نمودارهای گوناگون به‌وسیله آباکوس و همچنین تنظیمات مربوط به نمودارهای نمایش داده شده در Abaqus، تصمیم گرفته شد تا در این آموزش به شکل اختصاصی به این موضوع پرداخته شود. ما را در این آموزش آباکوس همراهی کنید.

نحوه رسم نمودارهای خروجی در آباکوس

بعد از اینکه پارامترهای مورد نظر از تحلیل را تعیین کرده‌اید (قبل از مطالعه این آموزش، حتما مقاله نحوه خروجی گرفتن از آباکوس را مطالعه بفرمایید.) می‌توانید مسئله را برای حل به ماژول Job ارسال کنید. پس از تکمیل فرآیند حل قادر خواهید بود نتایج را در بخش پس‌پردازش نرم‌افزار که همان ماژول Visualization است مشاهده کنید. بسیار خب! به سراغ ترسیم نمودار و تنظیمات مربوطه خواهیم رفت.

برای استخراج و رسم داده در آباکوس باید از منوی اصلی مسیر Tools → XY Data → Create را دنبال کرده و یا بر روی آیکون نشان داده شده در شکل زیر کلیک کنید.

با اجرای دستور فوق پنجره‌ای در مقابل شما ظاهر می شود که گزینه‌های متعددی در اختیار شما قرار داده است:

بسته به اینکه قصد دارید از داده‌های Field Output یا History Output استفاده کنید و یا خروجی مورد نظرتان را در یک مسیر خاص (Path) بررسی کنید، باید گزینه مناسب را انتخاب نمایید. آموزش را با انتخاب گزینه ODB Field Output ادامه می‌دهیم. همان‌طور که در تصویر زیر مشاهده می‌کنید دو زبانه در پنجره پیش روی شما وجود دارد:

در زبانه Variables باید متغیر مورد نظرتان را انتخاب نمایید. بدیهی است متغیرهایی که در این بخش در اختیار شما قرار گرفته، چیزی فراتر از متغیرهای پیش‌فرض آباکوس و تعیین شده توسط شما در ماژول Step نخواهد بود. در قسمت Position نیز قادر خواهید بود موقعیت مورد نظر برای استخراج خروجی را تعیین نمایید (نقاط انتگرال‌گیری، المان، گره‌ها و . . .).

حال در زبانه Elements/Nodes از شما خواسته می‌شود تا المان و یا نقاط مورد نظرتان برای استخراج داده را تعیین کنید. در قسمت Method قادر خواهید بود روش‌های گوناگونی را برای انتخاب بکار گیرید: انتخاب مستقیم از محیط کاری، بر اساس Setهای تعریف شده، برچسب و شماره‌گذاری المان‌ها و ناحیه اصلی نمودار یا Set المان‌ها). پس از آنکه المان مورد نظر و پارامترهای مطلوب خود را انتخاب نمودید بر روی دکمه Save در پایین پنجره کلیک نمایید تا پیغام ذخیره داده‌ها نمایش داده شود.

دستورهای تعبیه شده در آباکوس جهت رسم نمودار

مجدداً بر روی آیکون Create XY Data کلیک نمایید و این‌بار از پنجره باز شده، گزینه Operate on XY Data را برگزینید.

در پنجره باز شده، می‌توانید اپراتورهای مورد نیاز را به همراه داده‌های ذخیره شده در بخش قبل مشاهده نمایید.

برای ترسیم نمودار کافیست از Operators دستور (Combine (x,x را انتخاب نمایید. سپس به ترتیب بر روی متغیرهای مربوط به محور x و y نمودار خود کلیک کنید (بر روی هر متغیر دو بار) و در انتها گزینه Plot Expression را انتخاب نمایید تا نمودار مورد نظر ترسیم شود.

تنظیمات مربوط به محورهای نمودارها در آباکوس

اما بدون شک شما نیز با من موافقید که برای ارائه یک گزارش کارآمد و درج نمودارهای خوانا و واضح، کاربر باید بر روی ارکان نمودار مانند عنوان محورها، فونت و اندازه اعداد درج شده بر روی نمودار، Legend و یا تقسیم‌بندی‌‌های Minor و Major بر روی محورها کنترل داشته باشد (تعیین فونت و برخی نکات ظاهری در آباکوس). خوشبختانه آباکوس در این بخش نیز تنظیمات جامعی در اختیار شما قرار داده است. کافیست از مسیر Options → XY Options در منوی اصلی و یا کلیک بر روی آیکون چندگانه نشان داده شده در شکل زیر یک گزینه را انتخاب نمایید.

برای مثال با کلیک بر آیکون Axis Options قادر خواهید بود به تفکیک بر روی تنظیمات مربوط به محورها، تغییرات دلخواهتان را اعمال کنید.

به شما پیشنهاد می‌کنم به کنکاش و واکاوی در سایر گزینه‌های پیش رویتان بپردازید و از اعمال تغییرات در نمودارها لذت ببرید.

توجه: شما دوستان عزیز می‌توانید به لینک زیر مراجعه کنید و از پکیج آموزش آباکوس که بصورت گام به گام و 0 تا 100 و در 10 فصل آموزشی شامل 85 فیلم آموزشی آباکوس در مدت 25 ساعت تهیه شده است بهره ببرید.

رسم نمودار X-Y ( نمودار Scatter ) در اکسل

همونطور که قبلا گفتیم یکی از مفاهیم اصلی در رسم نمودار در اکسل انتخاب نوع نمودار متناسب با جنس داده هاست. قبل از رسم نمودار Scatter باید بدونیم روی چی میخوایم تمرکز کنیم و هدفمون از رسم نمودار روی این داده ها چی هست. با توجه به این نکته و شناخت انواع نمودار، می تونیم نمودار متناسب با داده هامون رو انتخاب کنیم.

نمودار X-Y یا Scatter نموداری است که برای نمایش حداقل دو سری داده بکار میره. این دو سری داده حتما عددی هستند و مقادیر ثابت (متنی) در این نمودار قابل نمایش نیست. این نوع نمودارها عموما برای نمایش پراکندگی داده ها، نقاط تمرکز، میزان همبستگی دو متغیر و …. استفاده میشه.

مثلا فرض کنید قد و وزن یک سری از دانش آموزان یک کلاس رو داریم. نمودار این داده ها رو که رسم کنیم بصورت زیر خواهد بود:

شکل ۱- نمایش قد و وزن دانش آموزان یک کلاس

همونطور که میبینید داده ها بصورت دسته بندی شده نمایش داده می شوند و با یک نگاه میتونیم بفهمیم که تعداد دانش آموزان ۳۵ کیلوگرمی از همه بیشتره و بیش از نیمی از کلاس قد زیر ۱۳۰ سانتی متر دارند.

برای رسم این ناحیه اصلی نمودار نمودار کافیست داده های نشان داده شده در شکل ۲ را انتخاب کرده و از تب Insert نمودار Scatter رو انتخاب کنیم.

شکل ۲- نمودار Scatter نمایش قد و وزن دانش آموزان کلاس

نکته:
تفاوت این نمودار با یک حالت خاص نمودار خطی که خط های آن حذف شده و فقط Marker نمایش داده میشه در اینه که در نمودار خطی یا Linear داده های محور افقی عدد فرض نمیشه و با اونها مثل داده ثابت رفتار میشه. تفاوت این دو نمودار رو در شکل ۳ مشاهده میکنید.

شکل ۳- تفاوت نمودار Scatter و Linear بدون خط

همونطور که میبینید، در نمودار خطی، دسته بندی انجام نمیشه و داده های وزن به ترتیب قرارگیری در سلول ها، در نمودار نمایش داده میشن. اما در نمودار نقطه ای یا Scatter دسته بندی انجام داده و داده هایی که در هر دسته قرار میگیرن رو نشون میده.

چند مقاله جالب که پیشنهاد میکنم حتما بخونی:

حسنا خاکزاد 127

فارغ التحصیل لیسانس مهندسی صنایع، ارشد مدیریت صنعتی از دانشگاه تربیت مدرس و عاشق اکسل هستم. از سال 1388 که ترم 2 لیسانس بودم، به توصیه استاد مشاورم شروع به خوندن اکسل بصورت حرفه ای کردم و همچنان در حال مطالعه و یادگیری و البته آموزش به بقیه هستم.

سلام و خسته نباشید
چطور می توانم بدون اینکه فرمولها را از سولهای بالا کپی کنم با نوشتن یک عدد محاسبه فرمولی انجام بشود همانند سلولهای بالایی

درود
سوال اصلا واضح یست

سلام
وقتی فرمول رو برای یکی سولول نوشنید گوشه سمت راست پایین به نقطه بزرگ هست .
اون رو Drag کنید روی بقیه سلول ها

یه سوال داشتم ممنون اگر پاسخ بدید
من توی اکسل میخوام نمودار مساحت بکشم اما به جای اینکه داده ها رو بهم متصل کنه و ناحیه زیرش رنگ بشه داده هام به صورت خطوط مجزا رسم میشن
باید چیکار کنم؟

درود
یا نمودار رو درست انتخاب نمیکنید یا چینش داده ها صحیح نیست
این مقاله رو بخونید

داخلش از نمودار area استفاده شده
چینش داده ها رو بررسی کنید

سلام خانم خاکزاد عزیز. مطالب شما بسیار کاربردی و عالیست. ممنون برای علمی که بدون هیچ چشمداشتی در اختیار دیگرن میگذارید. برایتان آرزوی موفقیت و سلامتی میکنم.
با تشکر مریم

سلام
برای کشیدن نمودار خطی با یه ستون از جدول بر حسب ستون دیگه (یعنی میخوام یکی از ستون های جدول محور افقی نمودارم باشه) چکار باید بکنم؟

خواص مکانیکی نانومواد

تنش و کرنش مفاهیم اولیه در بررسی خواص مکانیکی مواد هستند. نیروی وارد بر سطح مقطع ماده تنش نامیده می‌شود و تغییرات طول یک ماده نسبت به طول اولیه ماده کرنش نامیده می‌شود. برای بیشتر مواد در تنش‌های پایین یک رابطه خطی بین تنش و کرنش وجود دارد که به قانون هوک مشهور است. در این ناحیه تغییرات تنش نسبت به کرنش خطی بوده و در اصطلاح نمونه در ناحیه الاستیک قرار دارد. با افزایش نیرو در یک نیروی مشخص تغییرات تنش به کرنش از حالت خطی خارج شده و نمونه وارد ناحیه پلاستیک می‌شود. در ناحیه پلاستیک تغییر شکل ایجاد شده در نمونه دائمی و غیرقابل برگشت است. تنشی که در آن نمونه از ناحیه الاستیک وارد ناحیه پلاستیک می‌شود با نام تنش تسلیم شناخته می‌شود. در مواد نانو ساختار که اندازه دانه‌های آن‌ها در ابعاد نانومتری قرار دارد، مقادیر تنش تسلیم و استحکام افزایش قابل توجهی نشان می‌دهد.

۱- مقدمه

تولید فلزات و آلیاژهایی با اندازه کمتر از ۱۰۰ نانومتر باعث دستیابی به موادی با استحکام بسیار بالا شده است. در واقع کوچک کردن دانه‌ها در مواد، ابزار قدرتمندی است تا ساختارهایی با خواص مکانیکی عالی تولید گردد. برای درک بهتر خواص مکانیکی نانومواد ابتدا لازم است با برخی مفاهیم و تعریف‌های اولیه رفتار ناحیه اصلی نمودار ناحیه اصلی نمودار مکانیکی مواد همچون تنش، کرنش و تعاریف نشان دهنده خواص مکانیکی مواد همچون استحکام آشنا شوید. لذا ابتدا در این بخش با مفاهیم اولیه و مورد نیاز برای مطالعه خواص مکانیکی نانومواد آشنا شده و سپس در بخش آینده خواص مکانیکی مواد نانوساختار را بررسی می‌کنیم .

۲- تنش

نیروی وارد بر واحد سطح "تنش" نامیده می‌شود. به بیان دیگر، تنش عبارت است از نسبت برآیند نیروهای وارد بر سطحی از یک جسم به مساحت آن سطح. فرمول تنش برای یک سطح (رابطه ۱) به صورت زیر است:

که در رابطه‌ فوق σ (خوانده می‌شود: زیگما) تنش، P نیروی وارد شونده بر سطح و A مساحت مقطع تحت تنش است (شکل ۱).

شکل۱- تنش حاصل از اعمال نیرو بر سطح

هر چه سطح اعمال نیرو در یک جسم بیشتر باشد، تنش کمتری به آن وارد می‌شود، چرا که نیروی اعمال شده در این سطح بزرگ توزیع می‌شود. تنش را عموما با یکی از واحدهای N/cm 2 ،N/mm 2 یا kg/cm 2 نشان می‌دهند.

۳- کرنش

هنگامی‌ که یک جسم تحت تنش قرار می‌گیرد، تغییر شکلی در راستای نیروی وارد شده در آن به وجود می‌آید. نسبت تغییر شکل جسم نسبت به طول اولیه‌ جسم را کرنش می‌گویند. به بیان دیگر، کرنش عبارت است از نسبت تغییر طول ناشی از تنش به طول اولیه پیش از اعمال تنش. معادله ‌کرنش (رابطه ۲) به صورت زیر است:

در رابطه فوق ε (خوانده می‌شود: اپسیلون) کرنش، L طول اولیه جسم، L’ طول جسم پس از اعمال تنش و Δl تغییر طول ناشی از تنش در جسم است (شکل۲) در واقع، کرنش درصد تغییر طول ماده به ازای تنش وارد شده است و ارتباطی مستقیم با طول نهایی جسم ندارد. کرنش، عکس‌العمل مواد به تنش اعمال شده است. هر چه این کرنش کوچکتر باشد، آن ماده سختی بیشتری دارد و انفطاف‌پذیری کمتری از خود نشان می‌دهد. از آنجا که کرنش حاصل تقسیم دو عدد با واحد طول بر یکدیگر است، در عمل کرنش بدون واحد محسوب می‌شود.

شکل۲- کرنش جسم حاصل از تنش اعمال شده

۴- قانون هوک

مقادیر تنش و کرنش وارد شده بر یک جسم همیشه رابطه‌ای مستقیم با یکدیگر دارند، یعنی به ازای افزایش تنش میزان کرنش نیز افزایش می‌یابد.

تنش و کرنش برای هر نوع از مصالح، نموداری دوبعدی به وجود می‌آورند که به آن، »نمودار تنش کرنش« می‌گویند و تغییرات کرنش به ازای تغییرات تنش روی آن نمایش داده می‌شود (شکل ۳). در نمودار تنش-کرنش، همیشه تنش بر محور عمودی و کرنش روی محور افقی نمایش داده می‌شود. این نمودار ممکن است نموداری خطی، نموداری منحنی، یا ترکیبی از خط و منحنی باشد که به نوع جسم بستگی دارد.

شکل۳- نمودارتنش-کرنش مواد. رابطه مستقیم تنش و کرنش در ناحیه خطی نشان داده شده است.

در نمودار تنش-کرنش، غالبا بخش اول منحنی ترسیم شده، نموداری خطی است. یعنی در این بخش نوع تغییرات کرنش به ازای تغییر تنش به صورت خطی عمل می‌کند. تغییر شکل در این ناحیه به صورت ارتجاعی (یا الاستیک یا کشسان) و برگشت‌پذیر است. این بدان معنا است که اگر نیرو به مقدار محدود به یک جامد وارد شود، آن جامد بعد از بار برداری، ابعاد اولیه خود را باز می‌یابد. حد نیرویی که در بیش از آن ماده رفتار کشسان ندارد، حد کشسان نامیده می‌شود .ضریب زاویه‌ این ناحیه‌ خطی برابر تانژانت زاویه‌ ایجاد شده "مدولیانگ" یا "ضریب ارتجاعی یا الاستیک" نمودار تنش–کرنش بین نمودار خطی و محور افقی است. واحد پارامتر E یا ضریب ارتجاعی با واحد تنش، یعنی N/cm 2 ،N/mm 2 یا kg/cm 2 یکی است .

اگر با استفاده از ضریب ارتجاعی، معادله‌ ناحیه‌ خطی نمودار تنش-کرنش نوشته شود، ملاحظه می‌شود که ضریب ارتجاعی با تنش رابطه‌ مستقیم و با کرنش رابطه‌ معکوس دارد. نسبت تنش به کرنش برابر با ضریب ارتجاعی است که به آن »قانون هوک« می‌گویند و به صورت زیر (رابطه۳) نمایش داده می‌شود :

مقدار تغییر شکل ارتجاعی فلزات بسیار کم است و برای اندازه‌گیری آن باید از دستگاه‌های بسیار دقیقی استفاده کرد. در صورتی که نیروی وارد به جسم از حد کشسان تجاوز کند تغییر شکل به وجود آمده در جسم، بر اثر بار برداری از بین نمی‌رود. ایجاد تغییر شکل دائم در یک ماده را تغییر شکل پلاستیک یا مومسان می‌گویند .برای بدست آوردن خواص مکانیکی مواد آنها را تحت نیروهای کششی یا فشاری قرار می‌دهند و نمودار تنش-کرنش آن را بدست می‌آورند. در شکل ۴ نمودار مرسوم تنش-کرنش بدست آمده از آزمون کشش تا شکست جسم را نشان داده است .

شکل۴- نمودارتنش-کرنش بدست آمده از آزمون کشش یک نمونه

خواص مکانیکی مهمی که جهت مطالعه خواص نانوساختارها باید با آنها آشنا شوید به صورت زیر هستند:

۱. حد تناسب: نقطه‌ای است که در آن منحنی تنش-کرنش از حالت خطی خارج می‌شود. این مقدار بسیار نزدیک به حد کشسان یا تنش تسلیم است ولی چون بدست آوردن حد کشسان بسیار دشوار است، عموما حد تناسب را محاسبه می‌کنند.

۲. مدول یانگ یا کشسانی: نسبت تنش به کرنش یک ماده را با ضریب مدول یانگ مشخص می‌کنند.

۳. استحکام تسلیم: تنشی است که مقدار تغییر شکل دائم در آن بسیار کم و برابر با کرنشی به مقدار ۰/۰۰۲ است.

۴. استحکام کششی: بیان گردید که اگر تنش بیشتر از حد کشسان شود، تغییر شکل مومسان پدید می‌آید. با ازدیاد تغییر شکل مومسان، استحکام جسم (عموما فلزات) افزایش می‌یابد، به حدی که نیروی لازم برای ادامه تغییر شکل مرتبا زیاد می‌شود. در یک لحظه میزان بار به میزان حداکثر می‌رسد. حداکثر باری که هر فلز می‌تواند در برابر آن پایداری کند، تقسیم بر سطح مقطع اولیه جسم، استحکام کششی نام دارد.

۵. تنش شکست: در فلزات شکل‌پذیر اگر مقدار بار از نیروی حداکثر تجاوز کند، قطر نمونه به سرعت کم می‌شود و در نتیجه نیروی وارد شده برای ادامه تغییر شکل به سرعت افت می‌کند و این به شکست نمونه منجر می‌شود.

۶. درصد ازدیاد طول و کاهش سطح مقطع نهایی: اشاره به این نکته ضروری است که استحکام کششی و استحکام تسلیم، معرف استحکام ماده و درصد ازدیاد طول و کاهش سطح مقطع معرف شکل‌پذیری یا داکتیلیته مواد هستند.

۵- مواد توده‌ای نانوساختار و خواص مکانیکی آن‌ها

با آشنایی کلی نسبت به اینکه چه چیزی خواص مواد را مشخص می‌کند و مفاهیم ریزساختار، دانه و نقص‌های بلوری به ادامه مطالب میپردازیم. در شکل ۵-الف ریزساختار ماده‌ای (برای سادگی دوبعدی در نظر گرفته شده است) را متشکل از 6دانه مشاهده می‌کنید، که هر کدام از دانه‌ها نظم مخصوص به خود را دارد. جهت‌گیری و نظم اتم‌ها با عبور از یک دانه به دانه دیگر ناگهان تغییر می‌کند. در میان نواحی جدا کننده دانه‌ها (محل تلاقی دانه‌ها) نیز تعداد بسیار کمی اتم وجود دارد که نظم مشخصی نداشته و متعلق به هیچکدام از دانه‌های همسایه نیستند (شکل ۵-ب) به این ناحیه آشفته در شبکه بلوری و با عرض تنها چند قطر اتمی، مرزدانه می‌گویند. مرزدانه‌ها که جزء نقصهای بلوری تلقی می‌شوند، به طور قابل توجهی ویژگی‌های مکانیکی مواد بلوری و به خصوص مواد نانوبلوری را تحت تاثیر قرار می‌دهند .

شکل ۵- الف) مرزدانه‌ها به عنوان نواحی نامنظم جدا کننده دانه‌ها در یک ماده چند دانه‌ای نشان داده شده است. ب) چینش نامنظم و بدون نظم

اتم‌های ناحیه مرزدانه در میان سه دانه نشان داده شده است .اما به چه موادی مواد نانوبلوری یا نانوکریستال می‌گوییم؟ ماده‌ای توده‌ای و چندبلوری (ماده‌ای که تک بلوری یا تک دانه‌ای نیست) را همانند شکل۶ در نظر بگیرید. هر کدام از چندوجهی‌ها در حقیقت نمایانگر یک دانه هستند (اتم‌های داخل دانه‌ها نشان داده نشده‌اند) و خطوطی که در شکل مشاهده می‌کنید همان مرزدانه‌ها می‌باشند. اگر هر کدام از دانه‌ها (یا بلورک‌ها) را به صورت تقریبی دایره‌ای شکل در نظر بگیریم، آنگاه می‌توانیم اندازه حدودی ناحیه اصلی نمودار هر دانه را به صورت قطر آن دایره در نظر بگیریم. هر کدام از دانه‌ها اندازه‌ی متفاوتی دارد. با این حال می‌توانیم میانگین اندازه آن‌ها را بدست آورده و به عنوان اندازه دانه ماده در نظر بگیریم.

شکل۶- تصویر یک ماده چندبلوری. تمامی خطوط داخل مربع نشان دهنده مرزدانه‌ها است. هم‌چنین اندازه تقریبی یک دانه که برابر قطر دایره فرضی در داخل دانه است، نشان داده شده است.

فرض کنید از طریق روش‌های فیزیکی، ماده فوق را تحت نیروهایی قرار دهیم که منجر به خرد شدن دانه‌ها و تبدیل هرکدام از آنها به چند دانه گردد. در این حالت تعداد دانه‌ها نسبت به حالت اول بیشتر می‌شود. هم‌چنین اندازه میانگین دانه‌ها نیز کاهش می‌یابد. اگر این فرآیند را آنقدر ادامه دهیم (همانند شکل۷، به عنوان مثال ۸مرتبه) تا تعداد دانه‌ها بسیار زیاد و میانگین اندازه دانه‌ها به ابعاد نانومتری برسد، ماده حاصله را یک ماده نانوبلوری یا نانوکریستال می‌نامیم. به این مواد هم‌چنین مواد توده‌ای نانوساختار (مواد بالک نانوساختار) و یا نانومواد سه بعدی نیز می‌گویند.

شکل۷- هشت مرحله خرد کردن دانه‌ها بر اثر وارد کردن نیروهای مکانیکی بر جسم. تعداد دانه‌ها و اندازه آنها با پیشرفت فرآیند به ترتیب افزایش و کاهش یافته است.

یکبار دیگر شکل۷ را مشاهده کنید. با کوچک شدن دانه‌ها، میزان مرزدانه‌ها (طول کلی آنها) چه تغییری کرده است؟ همان‌ گونه که مطمئنا به درستی بیان کرده‌اید، میزان مرزدانه‌ها به طرز محسوسی افزایش یافته است. همان‌طور که بیان شد، مرزدانه‌ها به طور قابل توجهی ویژگی‌های مکانیکی مواد نانوبلوری را تحت تاثیر قرار می‌دهند. این ویژگی‌ها از مواد با دانه‌های معمولی و با ترکیب شیمیایی یکسان، متفاوت هستند. اگرچه تمامی شکل‌های نشان داده شده به منظور سادگی در درک آنها به صورت دوبعدی هستند ولی در اجسام حقیقی و سه‌بعدی نیز تغییر میزان مرزدانه‌ها با کاهش اندازه دانه به همین منوال است. اثر مرزدانه‌ها در مواد نانوبلوری بیشتر خودنمایی می‌کند، زیرا درصد بالایی از اتم‌ها در مواد نانوکریستالی در مرزدانه‌ها قرار گرفته‌اند. عموما مواد نانوبلوری دارای سختی قابل توجه، استحکام بالا و مقاومت بالا در برابر سایش هستند که این ویژگی‌ها برای کاربردهای گوناگون، مفید است. جدای از خواص مکانیکی، افزایش مرزدانه‌ها در مواد نانوبلوری منجر به تغییر برخی دیگر از خواص نانومواد همچون خواص مغناطیسی و مقاومت در برابر خوردگی نیز می‌گردد. در بسیاری از موارد، سختی بسیار بالا، استحکام بالا و ویژگی مقاومت به سایش مواد نانوبلوری به مرزدانه‌ها وابسته است. چگونگی تغییر شکل مواد و فلزات خارج از مبحث ما است، با این حال به صورت مختصر اثر مرزدانه‌ها را اینگونه می‌توان بیان کرد که مرزدانه‌ها سدهای محکمی در برابر لغزش و حرکت برخی از نقص‌های بلوری (نابجایی‌ها) بوده که تغییر شکل و شکست مواد عموما ناشی از حرکت آنها است.

رابطه کلی بین تنش تسلیم (که معیاری برای سنجش استحکام مواد است) و اندازه دانه توسط دانشمندانی به نام هالوپچ توسعه یافت که به رابطه هال-پچ مشهور است:

در این رابطه σ₀ تنش تسلیم و σ_i تنش اصطکاکی است که معرف مقاومت کلی شبکه بلوری در برابر حرکت نقص‌های بلوری و مسئول تغییر شکل مواد، K ثابت بوده و D نشان‌دهنده اندازه دانه است. این رابطه به روشنی نشان می‌دهد که با کاهش اندازه دانه، استحکام و تنش تسلیم مواد افزایش می‌یابد. به عنوان مثال، محققان استحکام تسلیم پالادیوم را در اندازه‌های ۵۰ میکرومتر و ۱۴ نانومتر مقایسه کرده‌اند. استحکام تسلیم نانوبلور ۱۴ نانومتری ۲۵۹ گیگاپاسکال بوده که بسیار بیشتر از استحکام تسلیم ۵۲ مگاپاسکالی پالادیوم با اندازه دانه ۵۰ میکرومتر بوده است. البته ذکر این نکته حائز اهمیت است که عموما با افزایش استحکام مواد، قابلیت شکل‌پذیری و نرمی مواد کاهش می‌یابد .

به جای تنش تسلیم می‌توان سختی (مقاومت در برابر یک فرو رونده یا خراشنده) و مقاومت به سایش مواد را نیز در نظر گرفت. بنابراین همانند استحکام، سختی و مقاومت به سایش مواد نیز با کاهش اندازه دانه افزایش می‌یابد. البته افزایش استحکام با کاهش اندازه دانه تا یک اندازه بحرانی (تقریبا در حدود ۱۰ نانومتر) ادامه پیدا می‌کند و پس از آن با کاهش اندازه دانه، استحکام یا سختی ماده کاهش پیدا می‌کند. دلیل این امر تغییر شیوه‌ها یا مکانیزم‌های تغییر شکل مواد است (شرح مکانیزم‌های تغییر شکل خارج از حیطه دانش مورد نیاز دانش‌آموزان است). در شکل۸ نمودار تغییرات استحکام و یا سختی مواد با تغییر اندازه دانه نشان داده شده است .

شکل۸- نمودار تغییرات استحکام و یا سختی مواد با تغییر اندازه دانه. به صورت کلی با کاهش اندازه دانه و بر اساس رابطه هال-پچ، استحکام و سختی مواد با کاهش اندازه دانه افزایش می‌یابد. ولی هنگامی که اندازه دانه از حدی بحرانی (d_c) کمتر گردید، استحکام و یا سختی به صورت ناگهانی کاهش می‌یابد. به این ناحیه منطقه هال-پچ معکوس نیز می‌گویند.

در بررسی خواص ناحیه اصلی نمودار مکانیکی مواد نانوساختار مشکلات زیادی از جمله عدم امکان تهیه نمونه مطلوب وجود تخلخل و میکرو ترک، تنش‌های داخلی شدید، وجود ناخالصی‌ها و گازهای حبس شده و نیز عدم امکان ارزیابی برخی کمیت‌ها، نظیر اندازه‌گیری کرنش به دلیل کوچک بودن نمونه‌ها وجود دارد. وجود چنین مشکلاتی باعث شده تا داده‌های آزمایشگاهی مربوط به خواص مکانیکی برای این گروه از مواد محدود باشد .

۶- نانوساختارهای با خواص مکانیکی فوق‌العاده ذاتی

برخی از نانوساختارها خواص مکانیکی ذاتی فوقالعاده‌ای به دلیل نوع ویژگی ساختارشان دارند. بهترین مثال در این خصوص، نانولوله‌های کربنی است. این ساختار که از لوله شدن تک لایه‌های گرافیتی (گرافن) ایجاد شده است، خواص منحصربه فردی از جمله استحکام بالا و انعطاف‌پذیری مناسب دارد (عموما با افزایش استحکام‌پذیری یک ماده، انعطاف‌پذیری آن کاهش می‌یابد). استحکام نانولوله‌ها می‌تواند تا ۱۰۰ برابر بیشتر از فولاد باشد. نکته جالب توجه آن است که این ساختار می‌تواند تا ۶ برابر سبکتر از فولاد باشد.

موادی که خواص مکانیکی مناسبی ندارند (همچون اکثر پلیمرها) را می‌توان از طریق کامپوزیت‌سازی با نانوساختارها تقویت کرد. این نانوساختارها می‌توانند انواع نانوذرات همچون نانولوله‌های کربنی باشند. پرکردن پلیمرها با نانوذرات، نانومیله‌ها یا نانولوله‌ها باعث بهبود چشم‌گیر خواص مکانیکی آنها می‌شود. نانومواد خواص مکانیکی جالب توجه دیگری نیز دارند. از جمله‌ آنها می‌توان به رفتار ابرپلاستیسیته ویژه‌ی نانومواد اشاره کرد. هم‌چنین این مواد دارای خواص خزش و خستگی (انواع دیگری از خواص مکانیکی مواد) متفاوتی از مواد درشت معمول هستند.

۷- جمع‌بندی و نتیجه‌گیری

با کاهش اندازه دانه در نانوساختارها، تعداد دانه‌ها و مساحت مرزدانه‌ها افزایش می‌یابد. یکی از عوامل اصلی در تغییر شکل مواد حرکت نابجایی‌ها می‌باشد. از آنجایی که مرزدانه‌ها همانند سد محکمی در برابر حرکت نابجایی‌ها عمل می‌کنند بنابراین می‌توانند سبب افزایش استحکام ماده شوند. در نانوساختارها مساحت بالای مرزدانه سبب بهبود خواص مکانیکی ماده می‌شود.

حمایت و مقاومت استاتیک و داینامیک در تحلیل تکنیکال

توجه به خطوط حمایت و مقاومت در تحلیل تکنیکال اهمیت بسیار زیادی در بورس دارد. این خطوط ارائه‌ دهنده نقاط اتصال مهمی هستند که در آن‌ها نیروهای عرضه و تقاضا به هم می‌رسند‌. حمایت ­ها و مقاومت ­ها به دو دسته داینامیک (Dynamics) و استاتیک (Static) تقسیم می ­شوند که در این مقاله به توضیح آن ها خواهیم پرداخت.

محتوی این مقاله توسط گروه آموزش کالج تی بورس تهیه گردیده است و برای علاقه مندان به آموزش ارز دیجیتال ، پروتیم آکادمی آینده آنرا بازنویسی و بازنشر نموده است .

تاثیر عرضه و تقاضا بر شکل گیری مقاومت و حمایت

فرق چندانی نمی کند که تحلیلگری تازه کار یا حرفه ­ای در بورس باشید. تعیین سطوح حمایت و مقاومت جزو ابتدایی­ ترین و در عین حال مهم ­ترین مباحث تحلیل تکنیکال .technical analysis در دوره آموزش ارز دیجیتال است. در بازارهای اقتصادی و مالی ، قیمت ­ها توسط عرضه و تقاضا هدایت می ­شوند . عرضه با کاهش قیمت ­ها، فروشندگان و فروش هم­ ردیف است؛ تقاضا، با افزایش قیمت­ ها، خریداران و خرید هم­ ردیف است. هر­گاه تقاضا افزایش یابد قیمت­ ها بالا می روند و هر گاه عرضه افزایش یابد قیمت­ ها پائین می­ آیند.

محدوده حمایتی محدوده ­ای در نمودار قیمتی است که در آن خریدار به صورت پر­قدرت ظاهر می­ شود و فروشنده نیز ضعیف می ­شود. در محدوده حمایت، تقاضا برای سهم افزایش می­ یابد و از کاهش بیشتر قیمت سهم جلوگیری می ­شود.

محدوده مقاومتی محدوده­ ای در نمودار قیمتی است که برعکس محدوده­ ی حمایتی فروشنده به صورت پرقدرت ظاهر می ­شود و همگام با آن ضعف خریدار در سهم وجود دارد. اعتقاد براین است که در این هنگام به ­دلیل افزایش عرضه ­ها و عدم تقاضای قوی در بازار قیمت سهم کاهش می­ یابد و روند افزایش قیمت متوقف می­ شود. به طور کلی سطوح حمایت و مقاومت در تحلیل تکنیکال دارای دو جنس استاتیک و داینامیک است.

حمایت و مقاومت استاتیک

به سطوحی گفته می­ شود که در هر شرایطی مقدار ریالی آن ثابت بوده و وابسته به زمان نیست به بیان دیگر سطوح استاتیک سطوحی هستند که در زمان­ های گذشته اتفاق افتاده ­اند و دارای سابقه تاریخی هستند.

ساده ­ترین حالت حمایت و مقاومت استاتیک، همان حالت افقی آنهاست که خط مقاومت مماس بر بالاترین قیمت کندل پیوت سقف (نقطه ­ای که جهت حرکت قیمت از صعودی به نزولی تغییر می ­کند) و خط حمایت مماس بر پایین ترین قیمت کندل پیوت کف (نقطه ­ای که جهت حرکت قیمت از نزولی به صعودی تغیییر می­ کند) است. لازم به ذکر است در رسم حمایت و مقاومت سایه­ ها (shadow) را نیز لحاظ می کنیم.

حمایت و مقاومت داینامیک

به سطوحی گفته می شود که در زمان­ های مختلف تغییر می ­کند. به بیان دیگر سطوح داینامیک سطوحی هستند که در زمان­ های گذشته اتفاق نیفتاده ­اند و دارای سابقه تاریخی نیستند پس با­توجه به شرایط مختلف مقدار ریالی آنها متفاوت است. به عنوان مثال تصویر زیر یک روند صعودی را نشان می دهد. که مقاومت­ ها در قالب کانال صعودی نمایش داده شده ­اند. مشاهده می شود این اعداد فقط یک بار تکرار شده ­اند به همین دلیل به این سطوح داینامیک می گویند.

حمایت داینامیک را نشان می دهد که در قالب یک کانال صعودی مشخص گردیده است. و تفاوت ­های حمایت داینامیک و استاتیک را بیشتر ملموس می­ کند.

طریقه­‌ی رسم مقاومت داینامیک به این شکل است. که سقف ­های قیمتی را به هم وصل می کنیم و برای رسم آن همین عمل را با متصل کردن کف های قیمتی انجام می­ دهیم. لازم به ذکر است حمایت­ های روند صعودی و مقاومت­ های روند نزولی از اعتبار کمتری برخوردارند.

تفاوت حمایت و مقاومت استاتیک و داینامیک در تحلیل تکنیکال

مقوله زمان در این موضوع اهمیت بسیار زیادی دارد. حمایت و مقاومت استاتیک ثابت بوده و در طول زمان همواره مقدار ثابتی است. اما حالت داینامیک آن با توجه به زمان و شرایط مختلف مقادیر متفاوتی را نشان می‌دهد. حمایت و مقاومت تاریخی و افقی از مصادیق استاتیک هستند. حمایت و مقاومت خطوط روند از نوع داینامیک هستند.

نتیجه گیری

تشخیص سطوح کلیدی حمایت و مقاومت یک جزء اساسی موفقیت در بازار سرمایه است. اگر­چه گاهی اوقات تعیین خطوط دقیق حمایت و مقاومت مشکل است. اما با استفاده از آنها توانایی تحلیل و پیش­‌بینی به شدت بهبود می­‌یابد. اگر قیمت یک ارز دیجیتال به یک سطح مهم نزدیک شود. باید آن‌را به عنوان یک هشدار برای تغییر روند تلقی نمود. شکسته شدن یک سطح حمایت و مقاومت نشانه‌­ی تغییر رابطه­‌ی بین عرضه و تقاضا است.

یکی از قوی‌ترین استراتژی های معاملاتی خرید. خرید در سطوح بالایی است. روشی که مورد استفاده و تاکید بزرگان بازار سرمایه همچون نیکلاس دارواس، ویلیام اونیل و… است. طبق این استراتژی هنگامی که سهم از گذشته­‌ی قیمتی خود عبور می‌­کند. می‌­توان صعود­های خوبی را برای سهم مورد نظر پیش بینی کرد. به عبارت دیگر عبور از خط مقاومت و غلبه‌­ی تقاضا بر عرضه در این نقطه‌­ی مهم، نوید آینده‌­ای روشن خواهد بود.