Co to jest obciążenie ścinające?

Obciążenie ścinające jest siłą, która powoduje naprężenie ścinające po zastosowaniu do elementu strukturalnego.Naprężenie ścinające, które jest siłą na jednostkę, występuje w płaszczyźnie prostopadłym do normalnego naprężenia;Jest tworzony, gdy dwa płaszczyzny tego samego obiektu próbują się przejechać obok siebie.Inżynierowie muszą obliczyć obciążenie ścinające na konstrukcjach, aby upewnić się, że nie doświadczą awarii mechanicznej.Zbyt wysokie obciążenie ścinające może powodować uniesienie materiałów lub trwale deformują.

Normalne naprężenia występują, gdy materiał jest wkładany w napięcie lub kompresję.W takim przypadku obie siły stosowane znajdują się wzdłuż tej samej osi.Jeśli siły zostaną przyłożone wzdłuż różnych osi, oprócz wszelkich normalnych naprężeń pojawią się naprężenia ścinające.Kwadratowy element materiału doświadczy sił, które mają tendencję do wypaczenia go w równoległobok.Średnie naprężenie ścinające w materiale jest równe obciążeniu ścinającym podzielone przez dany obszar przekroju.

Podczas gdy naprężenie ścinające jest siłą na jednostkę, obciążenie ścinające ogólnie odnosi się tylko do samej siły.Dlatego odpowiednie unity to siły jednostki, najczęściej newtons lub siła funtów.Gdy obciążenie ścinające jest przyłożone do ograniczonego materiału, siła reakcji jest odpowiedzialna za utrzymanie materiału.Ta siła reakcji stanowi zastosowaną „drugą” siłę;W połączeniu z siłą reakcyjną pojedyncza siła może powodować naprężenia ścinające.

Obciążenie ścinające jest ważne przy obliczaniu naprężeń w wiązce.Równanie wiązki Euler-Bernoulli wiąże obciążenie ścinające do ruchu zginającego w całej wiązce.Moment zginający to skręcający moment obrotowy niż powoduje odchylenie wiązki.Maksymalne dopuszczalne obciążenie ścinające na belce jest związane zarówno z materiałem, jak i geometrią wiązki i mdash; grubsze wiązki wykonane z mocniejszych materiałów, mogą wytrzymać wyższe obciążenia ścinające.

Gdy siły powodują, że naprężenia wewnętrzne stają się zbyt wysokie, materiał uda się.Wydobywanie trwale zmienia zrelaksowany kształt i rozmiar materiału, ponieważ występuje, gdy materiał jest wolny od sił zewnętrznych.Kllip papieru można łatwo przenieść ręcznie do punktu wydajności.Udanie nie tylko zniekształcenia geometrii materiału, ale może zwiększyć podatne materiały na złamanie.Zarządzanie tym ryzykiem ma kluczowe znaczenie dla inżynierów obywatelskich i mechanicznych.

Decyzja, które materiały są najsilniejsze lub mają najwyższe punkty wydajne, jest łatwiejsze w eksperymencie niż poprzez analizę teoretyczną.Na przykład powszechnie jest to, że stal może tolerować więcej naprężeń wewnętrznych niż aluminium.Wyjaśnienie, dlaczego tak jest, jest przedmiotem kilku konkurencyjnych teorii.Niektóre z tych teorii podkreślają naprężenie ścinające jako fundamentalne wyjaśnienie, kiedy materiały ulegną.