Hvad er en forskydningsbelastning?

En forskydningsbelastning er en kraft, der forårsager forskydningsspænding, når den påføres et strukturelt element.Forskydningsspænding, som er en kraft pr. Enhedsområde, forekommer i planet vinkelret på normal stress;Det oprettes, når to fly med det samme objekt forsøger at glide forbi hinanden.Ingeniører skal beregne forskydningsbelastningen på strukturer for at sikre, at de ikke oplever mekanisk fiasko.For høj forskydningsbelastning kan få materialer til at give eller deformeres permanent.

Normale spændinger opstår, når et materiale sættes i spænding eller komprimering.I dette tilfælde er begge anvendte kræfter langs den samme akse.Hvis kræfterne påføres langs forskellige akser, vil der være forskydningsspændinger ud over eventuelle normale spændinger.Et firkantet element af materialet vil opleve kræfter, der har tendens til at skjule det i et parallelogram.Den gennemsnitlige forskydningsspænding i et materiale er lig med forskydningsbelastningen divideret med det pågældende tværsnitsområde.

Mens forskydningsspænding er kraft pr. Enhedsareal, henviser forskydningsbelastning generelt kun til selve kraften.Derfor er de relevante enheder enhedsstyrken, oftest Newton eller Punds-Force.Når en forskydningsbelastning påføres et begrænset materiale, er en reaktionskraft ansvarlig for at holde materialet stationært.Denne reaktionskraft udgør den "anden" kraft, der er anvendt;Når den kombineres med en reaktionskraft, kan en enkelt kraft give anledning til forskydningsspændinger.

Forskydningsbelastningen er vigtig for at beregne spændinger inden for en bjælke.Euler-Bernoulli Beam-ligningen relaterer forskydningsbelastningen til bøjningsbevægelsen gennem en bjælke.Et bøjningsmoment er det drejende drejningsmoment end får en stråle til at aflede.Den maksimale tilladte forskydningsbelastning på en bjælke er relateret til både materialet og geometrien af bjælken mdash; tykkere bjælker lavet af stærkere materialer kan udholde højere forskydningsbelastninger.

Når kræfter får interne spændinger til at blive for høje, vil et materiale give.At give permanent ændrer den afslappede form og størrelse på et materiale, som forekommer, når materialet er fri for eksterne kræfter.En papirclip kan let bringes til udbyttet punkt for hånd.At give ikke kun forvrænger geometrien af et materiale, men det kan gøre materialer mere modtagelige for brud.Håndtering af denne risiko er af afgørende betydning for civile og mekaniske ingeniører.

Beslutning af, hvilke materialer der er de stærkeste eller har de højeste udbyttepunkter, er lettere at gøre gennem eksperiment end gennem teoretisk analyse.Det er for eksempel almindelig viden, at stål kan tolerere flere interne spændinger end aluminium.Forklaringen på, hvorfor dette er tilfældet, er genstand for flere konkurrerende teorier.Nogle af disse teorier understreger forskydningsstress som grundlæggende for at forklare, hvornår materialer vil give.