Vad är ett skjuvplan?

Ett skjuvplan är det plan där skjuvspänning uppstår.Liksom normal stress är skjuvspänning ett mått på kraft per enhetsområde.Vid varje given punkt i en struktur finns det många möjliga plan som kan definieras för att mäta stress.Följaktligen, vilket plan som innehåller området i fråga är skjuvplanet.Skjuvplanet är användbart för ingenjörer som analyserar de inre spänningarna i strukturer.

Stress har samma enheter som tryck: kraft per område.Normal stress resulterar när en komponent sätts i spänning eller komprimering.Om en metallstång sträcker sig vertikalt tenderar en inre spänning att motstå ytterligare deformation.Denna spänning kommer att inträffa i horisontella tvärsnitt av stången.Stressen sägs vara normal eftersom den riktas mot rätt vinkel till eller normal till de horisontella stressplanen.

Skjuvspänning liknar normal stress genom att den har samma enheter.Stressriktningen är emellertid parallell till dess stresplan.Denna typ av stress kan resultera om en annan uppsättning krafter applicerades på samma metallstång;nämligen om någon höll i botten av baren stationär medan han försökte flytta toppen av baren till höger.Den resulterande inre spänningen kallas skjuvspänning, eftersom delar av stången försöker glida eller skjuva förbi varandra.

Under dessa belastningsförhållanden skulle spänningarna på ett horisontellt plan beläget i mitten av stången vara skjuvspänningar riktade horisontellt.Botten på baren skulle försöka röra sig till vänster;Det skulle utsätta vänsterkrafter i ett horisontellt skjuvplan.Den övre delen av baren skulle försöka röra sig till höger;Det skulle utsätta högerkrafter på samma skjuvplan.

Analys av skjuvplanet är viktigt för att förhindra mekaniska fel i en struktur.Varje material har en gräns för hur mycket stress det kan uthärda.Denna gräns är en egenskap hos själva materialet snarare än objektets form.Till exempel kan två gummiband tillverkas i olika storlekar men från samma material.Den större kan motstå mer kraft innan den bryter, men bara för att den har mer tvärsnittsarea för att distribuera kraften;Den interna spänningen kommer att vara densamma vid misslyckande för båda storlekarna.

På samma sätt kan komponenter bryta på grund av för mycket skjuvspänning.Om en komponent misslyckas med skjuvspänning kommer delar av den bokstavligen att glida förbi varandra.Gamla metallbultar, till exempel, misslyckas vanligtvis på detta sätt.Gränsen för skjuvspänning, som med normal stress, är en materiell egenskap.