Det är känt som ren styrka Resultatet av att två krafter appliceras parallellt med en yta och i motsatt riktning. På detta sätt kan ett objekt delas in i två delar, vilket gör att sektionerna glider över varandra..
Direkta skjuvkrafter appliceras dagligen på tyger, papper eller metaller som utövas av sax, giljotiner eller saxar. De visas också i strukturer som bultar eller skruvar, pluggar, balkar, kilar och svetsar..
Det är nödvändigt att klargöra att det inte alltid är tänkt att snittas eller skäras, men skjuvspänningen tenderar att deformera föremålet på vilket det appliceras; därför tenderar balkar som utsätts för skjuvspänning att sjunka under sin egen vikt. Följande exempel klargör punkten.
Figur 2 visar ett enkelt diagram för att illustrera ovanstående. Det är ett objekt på vilket två krafter verkar i motsatta riktningar. Det finns ett imaginärt skärplan (det dras inte) och krafterna verkar en på vardera sidan av planet och skär stången i två.
När det gäller en sax: varje blad eller kant applicerar en kraft på tvärsnittet (cirkulärt) av objektet som ska skäras, och separerar det också i två delar, som strängen i figur 1.
Artikelindex
Du kan försöka utöva en skärande kraft genom att skjuta handen över omslaget på en sluten bok. Det andra locket måste vara kvar på bordet, vilket kan uppnås genom att stödja den fria handen så att den inte rör sig. Boken kommer att deformeras lite med denna åtgärd, som beskrivs i följande bild:
Om denna situation analyseras noggrant har de två krafterna redan nämnts, men den här gången tillämpats vågrätti fuchsia). Den ena är den av din hand på ena sidan och den andra appliceras av ytan på bordet på motsatt sida av boken som är fixerad.
Boken roterar inte, även om dessa krafter kan orsaka nettomoment eller moment. För att undvika detta finns de andra två vertikala krafterna (i turkos); den som appliceras med den andra handen och den normala som utövas av bordet, vars nettomoment verkar i motsatt riktning och förhindrar rotationsrörelsen.
Skjuvspänningar uppträder även inuti människokroppen, eftersom det cirkulerande blodet kontinuerligt utövar tangentiella krafter på insidan av blodkärlen och orsakar små deformationer i väggarna..
Ditt övervägande är viktigt för att bestämma chanserna för att en struktur misslyckas. I skjuvkrafterna beaktas inte bara kraften utan också det område som den verkar på.
Detta förstås omedelbart genom att ta två cylindriska stänger av samma längd, gjorda av samma material men med olika tjocklek, och utsätta dem för ökande spänningar tills de går sönder..
Uppenbarligen kommer de nödvändiga krafterna att vara helt annorlunda, för en stång är tunnare än den andra; ansträngningen kommer dock att vara densamma.
Skjuvspänning betecknas med den grekiska bokstaven τ (tau) och beräknas som kvoten mellan storleken på den applicerade kraften F och området TILL av ytan som den verkar på:
τgenomsnitt= F / A
Den sålunda beräknade ansträngningen är den som producerar en genomsnittlig kraft på ytan i fråga, eftersom kraften inte verkar på en enda punkt på ytan utan är fördelad över hela den och inte enhetligt. Fördelningen kan dock representeras av en resulterande kraft som verkar på en viss punkt.
Skjuvspänningsmått är kraft på ytan. I enheter i det internationella systemet motsvarar de newton / kvadratmeter, en enhet som heter Pascal och förkortad Pa.
De är samma tryckenheter, därför är enheterna i det engelska systemet som pundkraft / fot två och pund-kraft / tumtvå är också lämpliga.
I många situationer är storleken på skjuvspänningen proportionell mot den spänning som orsakas i objektet, som i föregående exempelbok, som återgår till sina ursprungliga dimensioner så snart handen tas bort. Isåfall:
Ren styrka ∝ Enhetens deformation
Proportionalitetskonstanten i detta fall är skjuvmodulen, styvhetsmodulen eller skjuvmodulen (G):
Skjuvspänning = Skjuvningsmodul x Enhetstöjning
τ = G. γ
Med γ = ΔL / L.eller, där ΔL är skillnaden mellan den slutliga och initiala längden. Genom att kombinera de givna ekvationerna kan man hitta ett uttryck för påkänning orsakad av stress:
Värdet på konstanten G Det finns i tabeller och dess enheter är desamma som för stress, eftersom töjningen är dimensionell. Nästan alltid värdet av G är hälften eller en tredjedel av värdet av OCH, elasticitetsmodul.
I själva verket är de relaterade till uttrycket:
Där ν är Poissons modul, en annan elastisk konstant för materialet vars värde är mellan 0 och ½. Just av denna anledning ligger G i sin tur mellan E / 3 och E / 2.
För att förena två järnplattor används en stålskruv som måste motstå skjuvkrafter upp till 3200 N. Vad är skruvens minsta diameter om säkerhetsfaktorn är 6,0? Materialet är känt för att rymma upp till 170 x 106 N / mtvå.
Skjuvspänningen som skruven utsätts för kommer från de krafter som visas i figuren nedan. Säkerhetsfaktorn är en måttlös kvantitet och är relaterad till den maximalt tillåtna spänningen:
Skjuvspänning = F / A = Maximal tillåten spänning / säkerhetsfaktor
Därför är området:
A = F x säkerhetsfaktor / Skjuvspänning = 3200 x 6/170 x 106 = 0,000113 mtvå
Skruvens yta ges av πDtvå/ 4, därför är diametern:
Dtvå= 4 x A / π = 0,000144 mtvå
D = 0,012 m = 12 mm.
En trädowel eller dowel används för att förhindra att remskivan roterar under stress T1 Y Ttvå, relativt en 3-tums axel. Stiftets mått visas i figuren. Hitta storleken på skjuvspänningen på blocket, om de visade krafterna verkar på remskivan:
T1 producerar ett vridmoment moturs på remskivan, till vilket ett positivt tecken tilldelas, medan Ttvå producerar vridmoment medurs med negativt tecken. Hävarmen mäter 15 tum för varje spänning. Därför:
Nettomoment = 4000 pund-kraft. 15 tum - 1000 pund-kraft. 15 tum = 45.000 pund-kraft. tum
Träblocket får inte rotera, därför måste momenten i förhållande till blockets mitt vara noll. F representerar den genomsnittliga kraften på ytan:
45 000 - F.d = 0
Med d = 1,5 tum, Således:
F x 1,5 = 45 000
F = 30.000 pund-kraft
Denna kraft orsakar en skjuvspänning av storlek:
τ = F / A = 30.000 pund-kraft / (3/8 x 3) tumtvå = 2,67 x 104 pund-kraft / tumtvå
Ingen har kommenterat den här artikeln än.