剪切应力作为基本结构工程参数

压力并不总是正常

最后一篇文章讨论了拉伸和压缩应力作为有用的结构工程计算。这些都是轴向的例子,或正常,强调发展垂直于表面的平面或感兴趣的领域。剪切应力在结构部件或组装是另一个基本分析。力应用并行或无关地表面平面或横截面面积发展材料的剪切应力。这个力的结果可以直接应用负载平行于一个区域,或更常见的弯曲的结果时刻、间接应用负载或其他不平衡的力量。

剪切破坏是双向的

剪切应力的一般数学方程是:

压力=力/横截面积或τ= F / A

一个简单的立方体固定在其基础表面,对称的横截面面积平方米,20 n的力均匀地应用于边缘和基本平行,将开发20 n / m2的剪切应力。再次这简单,说明性的例子没有轴承在实际的工程应用中,但它确实模型剪切应力如何开发和行为在一个结构系统。

一个更实际的例子是一个固定螺栓与均匀圆截面持有一个平坦的金属板。拉伸载荷应用于板将引起螺栓的剪切应力。如果拉伸载荷超过螺栓的剪切屈服强度组成,它将会失败,这说明了这种分析的重要性。当然,这仍然是一个简单化的例子;剪切载荷的螺栓是一个复杂的分析涉及到线程联系,预先系紧有关的几何因素,温度和加载圆光束(螺栓)。

事实上,剪切应力是一些最复杂的形式的需要基本的结构分析。他们在几乎所有结构加载应用程序开发,不均匀的几何图形和不平衡轴向应力将开发内部剪切应力在结构元素。的差异发展的时刻,一个加载梁的大小,例如,平衡梁内的剪切应力。再一次,如果压力变得过度会发生局部剪切破坏。一把剪刀(或者更恰当地命名为“剪”),利用这个原则的功能。锋利的刀片和杠杆利用旋转处理应用足够的力量在一个非常小的当地开发剪应力失败的材料被削减。邮票成型机和模具的工作原理类似。对于金属邮票前材料不剪失败,而是结合剪切和拉伸应力诱导金属塑性流动以达到所需的几何。

简单剪切复杂性

其他应用程序需要剪切应力分析强调皮肤结构、斜率和土壤的基础工程,流体流动,紧固件和粘合剂、抗冲击设计和地震工程等等。在所有应用程序中,状态的应力在任何时候一个结构元素是一个关键参数对整体工程设计的成功至关重要。一切似乎势不可挡的剪切应力,但幸运的是许多设计、建模和分析工具存在协助工程师在结构设计过程中。