Jest znany jako wytrzymałość na ścinanie Wynik przyłożenia dwóch sił równoległych do powierzchni iw przeciwnym kierunku. W ten sposób obiekt można podzielić na dwie części, sprawiając, że sekcje przesuwają się jedna po drugiej..
Codziennie na tkaniny, papier lub metale przykładane są bezpośrednie siły ścinające, wywierane przez nożyczki, gilotyny lub nożyce. Pojawiają się również w konstrukcjach, takich jak śruby lub wkręty, kołki, belki, kliny i spoiny..
Konieczne jest wyjaśnienie, że nie zawsze jest przeznaczone do cięcia lub cięcia, ale naprężenie ścinające ma tendencję do deformacji przedmiotu, na który jest przyłożone; dlatego belki poddane naprężeniom ścinającym mają tendencję do uginania się pod własnym ciężarem. Poniższe przykłady wyjaśniają tę kwestię.
Rysunek 2 przedstawia prosty schemat ilustrujący powyższe. Jest to obiekt, na który działają dwie siły w przeciwnych kierunkach. Istnieje wyimaginowana płaszczyzna cięcia (nie jest rysowana), a siły działają po jednej na każdą stronę płaszczyzny, przecinając pręt na dwie części.
W przypadku nożyczek: każde ostrze lub krawędź przykłada siłę do przekroju poprzecznego (okrągłego) przedmiotu, który ma być cięty, również rozdzielając go na dwie części, tak jak sznurek na rysunku 1.
Indeks artykułów
Możesz spróbować wywrzeć siłę tnącą, przesuwając dłonią po okładce zamkniętej książki. Druga pokrywa musi pozostać zamocowana na stole, co można osiągnąć, podtrzymując wolną rękę, aby się nie poruszała. W wyniku tej czynności książka nieco się zdeformuje, jak pokazano na poniższym rysunku:
Jeśli ta sytuacja zostanie dokładnie przeanalizowana, dwie siły już wspomniane, ale tym razem zastosowane poziomow kolorze fuksji). Jedna to ręka z jednej strony, a druga jest nakładana na powierzchnię stołu po przeciwnej stronie książki, która jest zamocowana.
Książka nie obraca się, chociaż siły te mogą spowodować powstanie momentu obrotowego lub momentu netto. Aby tego uniknąć, istnieją dwie pozostałe siły pionowe (w kolorze turkusowym); ten przykładany drugą ręką i normalny wywierany przez stół, którego moment netto działa w przeciwnym kierunku, uniemożliwiając ruch obrotowy.
Naprężenia ścinające pojawiają się nawet w organizmie człowieka, ponieważ krążąca krew nieustannie wywiera siły styczne na wnętrze naczyń krwionośnych, powodując niewielkie odkształcenia ścian..
Twoja uwaga jest ważna przy określaniu prawdopodobieństwa niepowodzenia konstrukcji. W siłach ścinających brana jest pod uwagę nie tylko siła, ale także obszar, na który ona działa.
Można to natychmiast zrozumieć, biorąc dwa cylindryczne pręty o tej samej długości, wykonane z tego samego materiału, ale o różnej grubości, i poddając je rosnącym naprężeniom, aż do pęknięcia..
Oczywiście niezbędne siły będą zupełnie inne, ponieważ jeden pręt jest cieńszy od drugiego; jednak wysiłek będzie taki sam.
Naprężenie ścinające jest oznaczone grecką literą τ (tau) i jest obliczany jako iloraz wielkości przyłożonej siły fa i obszar DO powierzchni, na której działa:
τśredni= F / A
Tak obliczony wysiłek jest tym, który wytwarza średnią siłę na daną powierzchnię, ponieważ siła nie działa na pojedynczy punkt na powierzchni, ale jest rozłożona na całą powierzchnię i nie jest równomierna. Jednak rozkład może być reprezentowany przez wypadkową siłę działającą na określony punkt.
Wymiary naprężenia ścinającego są siłą działającą na powierzchnię. W jednostkach systemu międzynarodowego odpowiadają one niutonowi / metrowi kwadratowemu, jednostce zwanej Pascal i skróconej Pa.
Są to te same jednostki ciśnienia, dlatego jednostki systemu angielskiego to funt-siła / stopa dwa i funt-siła / caldwa są również odpowiednie.
W wielu sytuacjach wielkość naprężenia ścinającego jest proporcjonalna do odkształcenia wywołanego w przedmiocie, tak jak w poprzedniej książce z przykładami, które powrócą do swoich pierwotnych wymiarów, gdy tylko ręka zostanie usunięta. W tym wypadku:
Wytrzymałość na ścinanie ∝ Deformacja jednostki
Stałą proporcjonalności w tym przypadku jest moduł ścinania, moduł sztywności lub moduł sprężystości ścinania (G):
Naprężenie ścinające = moduł ścinania x odkształcenie jednostkowe
τ = G. γ
Z γ = ΔL / L.lub, gdzie ΔL to różnica między długością końcową a początkową. Łącząc podane równania, można znaleźć wyrażenie na odkształcenie wywołane stresem:
Wartość stałej sol Występuje w tabelach, a jego jednostki są takie same jak w przypadku naprężenia, ponieważ odkształcenie jest bezwymiarowe. Prawie zawsze wartość sol to połowa lub jedna trzecia wartości I, moduł sprężystości.
W rzeczywistości są one powiązane wyrażeniem:
Gdzie ν to moduł Poissona, kolejna stała sprężystości materiału, której wartość mieści się w przedziale od 0 do ½. Właśnie z tego powodu G z kolei znajduje się między E / 3 i E / 2.
Do połączenia dwóch żelaznych płytek stosuje się stalową śrubę, która musi wytrzymać siły ścinające do 3200 N. Jaka jest minimalna średnica śruby, jeśli współczynnik bezpieczeństwa wynosi 6,0? Wiadomo, że materiał może pomieścić do 170 x 106 N / mdwa.
Naprężenie ścinające, na jakie narażona jest śruba, pochodzi z sił pokazanych na poniższym rysunku. Współczynnik bezpieczeństwa jest wielkością bezwymiarową i jest powiązany z maksymalnym dopuszczalnym naprężeniem:
Naprężenie ścinające = F / A = maksymalne dopuszczalne naprężenie / współczynnik bezpieczeństwa
Dlatego obszar ten jest:
A = F x współczynnik bezpieczeństwa / naprężenie ścinające = 3200 x 6/170 x 106 = 0,000113 mdwa
Powierzchnia śruby jest określona przez πDdwa/ 4, stąd średnica wynosi:
redwa= 4 x A / π = 0,000144 mdwa
D = 0,012 m = 12 mm.
Drewniany kołek lub kołek jest używany, aby zapobiec obracaniu się koła pasowego pod wpływem naprężenia T1 Y Tdwa, względem osi 3-calowej. Wymiary sworznia pokazano na rysunku. Znajdź wielkość naprężenia ścinającego w bloku, jeśli pokazane siły działają na koło pasowe:
T1 wytwarza na kole pasowym moment obrotowy w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, któremu przypisany jest znak dodatni, a Tdwa wytwarza moment obrotowy w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara ze znakiem ujemnym. Ramię dźwigni ma wymiary 15 cali dla każdego naciągu. W związku z tym:
Moment obrotowy netto = 4000 funtów siły. 15 cali - siła 1000 funtów. 15 cali = 45 000 funtów siły. cal
Drewniany klocek nie może się obracać, dlatego momenty względem środka klocka muszą wynosić zero. fa reprezentuje średnią siłę na powierzchni:
45 000 - F.d = 0
Z d = 1,5 cala, A zatem:
F x 1,5 = 45 000
F = 30 000 funtów siły
Siła ta powoduje naprężenie ścinające o wielkości:
τ = F / A = 30 000 funtów-siła / (3/8 x 3) caldwa = 2,67 x 104 funt-siła / caldwa
Jeszcze bez komentarzy