Wat is een afschuifbelasting?

Een afschuifbelasting is een kracht die schuifspanning veroorzaakt wanneer het op een structureel element wordt uitgeoefend.Schuifspanning, die een kracht is per eenheidsgebied, komt voor in het vlak loodrecht op normale spanning;Het wordt gemaakt wanneer twee vliegtuigen van hetzelfde object proberen langs elkaar te glijden.Ingenieurs moeten de afschuifbelasting op structuren berekenen om ervoor te zorgen dat ze geen mechanisch falen ervaren.Een te hoge afschuifbelasting kan ervoor zorgen dat materialen opleveren of permanent vervormen.

Normale spanningen treden op wanneer een materiaal in spanning of compressie wordt geplaatst.In dit geval zijn beide toegepaste krachten langs dezelfde as.Als de krachten langs verschillende assen worden uitgeoefend, zullen er schuifspanningen zijn naast eventuele normale spanningen.Een vierkant element van het materiaal zal krachten ervaren die de neiging hebben om het in een parallellogram te scheef.De gemiddelde afschuifspanning in een materiaal is gelijk aan de afschuifbelasting gedeeld door het dwarsdoorsnede in kwestie.

Hoewel afschuifspanning kracht is per eenheidsgebied, verwijst de afschuifbelasting over het algemeen alleen naar de kracht zelf.Daarom zijn de juiste eenheden de eenheden kracht, meestal Newton of Pounds-Force.Wanneer een afschuifbelasting wordt uitgeoefend op een beperkt materiaal, is een reactiekracht verantwoordelijk voor het stationair houden van het materiaal.Deze reactiekracht vormt de "tweede" kracht die wordt toegepast;In combinatie met een reactiekracht kan een enkele kracht aanleiding geven tot afschuifspanningen.

De afschuifbelasting is belangrijk bij het berekenen van de spanningen in een balk.De Euler-Bernoulli-bundelvergelijking relateert de afschuifbelasting aan de buigbeweging over een balk.Een buigmoment is het draaiende koppel dan ervoor zorgt dat een straal afbuigt.De maximaal toegestane afschuifbelasting op een straal is gerelateerd aan zowel het materiaal als de geometrie van de balk mdash; dikkere balken gemaakt van sterkere materialen kunnen hogere afschuifbelastingen doorstaan.

Wanneer krachten ervoor zorgen dat interne spanningen te hoog worden, zal een materiaal toegeven.Opbrengst verandert permanent de ontspannen vorm en grootte van een materiaal, zoals optreedt wanneer het materiaal vrij is van externe krachten.Een paperclip kan gemakkelijk met de hand naar het opbrengstpunt worden gebracht.Opbrengst vervormt niet alleen de geometrie van een materiaal, maar kan materialen vatbaarder maken voor breuk.Het beheren van dit risico is van cruciaal belang voor civiele en mechanische ingenieurs.

Beslissen welke materialen het sterkst zijn, of de hoogste opbrengstpunten hebben, is gemakkelijker te doen door middel van experiment dan door theoretische analyse.Het is bijvoorbeeld algemeen bekend dat staal meer interne spanningen kan verdragen dan aluminium.De verklaring waarom dit het geval is, is het onderwerp van verschillende concurrerende theorieën.Sommige van deze theorieën benadrukken afschuifspanning als fundamenteel om uit te leggen wanneer materialen zich zullen opleveren.