Wytrzymałość na ścinanie - Shear strength

Droga Mam Tor zniszczona przez osiadanie i ścinanie , niedaleko Castleton , Derbyshire .

W inżynierii , wytrzymałość na ścinanie jest wytrzymałość materiału, lub elementu z rodzaju plonu lub uszkodzeń struktury , gdy materiał lub składnik nie na ścinanie . Obciążenie ścinające to siła, która ma tendencję do powodowania uszkodzenia ślizgowego na materiale wzdłuż płaszczyzny równoległej do kierunku siły. Kiedy papier jest cięty nożyczkami, papier nie ścina się.

W inżynierii konstrukcyjnej i mechanicznej wytrzymałość komponentu na ścinanie jest ważna przy projektowaniu wymiarów i materiałów, które mają być użyte do produkcji lub budowy komponentu (np. belki , płyty lub śruby ). W belce żelbetowej głównym celem strzemion zbrojeniowych (prętów zbrojeniowych) jest zwiększenie wytrzymałości na ścinanie.

Równania

Do górnej części prostokąta przykładana jest siła ścinająca, która deformuje prostokąt w równoległobok. Posiadanie wyższego modułu sprężystości ścinania zwiększa siłę potrzebną do odkształcenia prostokąta.

Dla naprężenia ścinającego stosuje się ${\ Displaystyle \ tau}$

${\ Displaystyle \ tau = {\ Frac {\ Sigma _ {1}-\ Sigma _ {3}} {2}},}$

gdzie

${\displaystyle \sigma_{1}}$ jest głównym stresem i

${\displaystyle \sigma_{3}}$ jest drobnym głównym stresem.

Ogólnie: materiały ciągliwe (np. aluminium) zawodzą w ścinaniu, podczas gdy materiały kruche (np. żeliwo) zawodzą w rozciąganiu. Zobacz wytrzymałość na rozciąganie .

Liczyć:

Biorąc pod uwagę całkowitą siłę przy zerwaniu (F) i powierzchnię nośną (np. przekrój śruby obciążonej ścinaniem), ostateczna wytrzymałość na ścinanie ( ) wynosi: ${\ Displaystyle \ tau}$

${\ Displaystyle \ tau = {\ Frac {F} {A}} = {\ Frac {F} {\ pi R_ {śruba} ^ {2}}} = {\ Frac {4F} {\ pi d_ {śruba} ^{2}}}}$

Dla średniego naprężenia ścinającego

${\ Displaystyle \ tau \ scriptstyle (średni) = {\ Frac {V} {A}}}$

gdzie

${\ Displaystyle \ tau \ scriptstyle (średnio)}$ to średnie naprężenie ścinające,

${\ Displaystyle V}$ jest siłą ścinającą przyłożoną do każdej sekcji części oraz

${\ Displaystyle A}$ to obszar przekroju.

Średnie naprężenie ścinające można również zdefiniować jako całkowitą siłę as ${\ Displaystyle V}$

${\ Displaystyle V = \ int \ tau da}$

To tylko średnie naprężenie, rzeczywisty rozkład naprężeń nie jest jednorodny. W rzeczywistych zastosowaniach to równanie daje tylko przybliżenie, a maksymalne naprężenie ścinające byłoby wyższe. Naprężenie często nie jest równomiernie rozłożone na część, więc wytrzymałość na ścinanie musiałaby być wyższa, aby uwzględnić oszacowanie.

Porównanie

Jako bardzo przybliżony przewodnik dotyczący wytrzymałości na rozciąganie, plastyczność i ścinanie:

USS: graniczna wytrzymałość na ścinanie, UTS: graniczna wytrzymałość na rozciąganie, SYS: granica plastyczności na ścinanie, TYS: granica plastyczności na rozciąganie

Nie ma opublikowanych standardowych wartości wytrzymałości na ścinanie, jak w przypadku wytrzymałości na rozciąganie i granicy plastyczności. Zamiast tego często szacuje się, że wynosi 60% całkowitej wytrzymałości na rozciąganie. Wytrzymałość na ścinanie można zmierzyć za pomocą próby skręcania, w której jest równa ich wytrzymałości na skręcanie.

Gdy pożądane są wartości mierzone z fizycznych próbek, dostępnych jest szereg standardów testowania, obejmujących różne kategorie materiałów i warunki testowania. W USA normy ASTM dotyczące pomiaru wytrzymałości na ścinanie obejmują ASTM B831, D732, D4255, D5379 i D7078. Międzynarodowe standardy testowania wytrzymałości na ścinanie ISO obejmują ISO 3597, 12579 i 14130.

Zobacz też

• Moduł ścinania
• Naprężenie ścinające
• Odkształcenie ścinające
• Wytrzymałość na ścinanie (grunt)
• Wytrzymałość na ścinanie (nieciągłość)
• Wytrzymałość materiałów
• Wytrzymałość na rozciąganie

Bibliografia

Ten artykuł związany z inżynierią jest skrótem . Możesz pomóc Wikipedii, rozwijając ją .

• v
• T
• mi