Det er kjent som ren styrke Resultatet av å påføre to krefter parallelt med en overflate og i motsatt retning. På denne måten kan et objekt deles i to deler, slik at seksjonene glir over hverandre..
Direkte skjærkrefter påføres daglig på stoffer, papirer eller metaller som utøves av saks, giljotiner eller sakser. De vises også i konstruksjoner som bolter eller skruer, plugger, bjelker, kiler og sveiser..
Det er nødvendig å avklare at det ikke alltid er ment å snitte eller kutte, men skjærspenningen har en tendens til å deformere gjenstanden som den påføres på; derfor har bjelker utsatt for skjærspenning en tendens til å synke under sin egen vekt. Følgende eksempler klargjør poenget.
Figur 2 viser et enkelt diagram for å illustrere det ovennevnte. Det er et objekt som to krefter virker i motsatt retning. Det er et imaginært skjæreplan (det er ikke tegnet) og kreftene virker på hver side av planet og skjærer stangen i to.
Når det gjelder en saks: hvert blad eller kant bruker en kraft på tverrsnittet (sirkulært) av objektet som skal kuttes, og skiller det også i to deler, som strengen i figur 1.
Artikkelindeks
Du kan prøve å utøve en skjæringskraft ved å skyve hånden over omslaget til en lukket bok. Det andre lokket må forbli festet på bordet, noe som kan oppnås ved å støtte den frie hånden slik at den ikke beveger seg. Boken vil deformeres litt med denne handlingen, som beskrevet i følgende figur:
Hvis denne situasjonen blir nøye analysert, refererte de to kreftene allerede til, men denne gangen horisontalti fuchsia). Den ene er hånden din på den ene siden og den andre påføres av overflaten på bordet på motsatt side av boken som er fast.
Boken roterer ikke, selv om disse kreftene kan forårsake nettomoment eller øyeblikk. For å unngå dette er det de to andre vertikale kreftene (i turkis); den som påføres med den andre hånden og den normale som utøves av bordet, hvis nettomoment virker i motsatt retning og forhindrer rotasjonsbevegelsen.
Skjærspenninger vises selv i menneskekroppen, siden det sirkulerende blodet kontinuerlig utøver tangentielle krefter på innsiden av blodkarene, og forårsaker små deformasjoner i veggene..
Hensynet ditt er viktig for å bestemme sjansene for at en struktur mislykkes. I skjærkreftene blir ikke bare kraften tatt i betraktning, men også området den virker på.
Dette forstås umiddelbart ved å ta to sylindriske stenger av samme lengde, laget av samme materiale, men med ulik tykkelse, og utsetter dem for økende spenninger til de går i stykker..
Åpenbart vil de nødvendige kreftene være ganske forskjellige, fordi den ene stangen er tynnere enn den andre; imidlertid vil innsatsen være den samme.
Skjærspenning er betegnet med det greske brevet τ (tau) og beregnes som kvotienten mellom størrelsen på den påførte kraften F og området TIL av overflaten som den virker på:
τgjennomsnitt= F / A
Den beregnede innsatsen er den som produserer en gjennomsnittlig kraft på den aktuelle overflaten, siden kraften ikke virker på et eneste punkt på overflaten, men er fordelt over hele den og ikke jevnt. Distribusjonen kan imidlertid representeres av en resulterende kraft som virker på et bestemt punkt.
Skjærspenningsdimensjoner er kraft på overflaten. I enheter av det internasjonale systemet tilsvarer de newton / kvadratmeter, en enhet kalt Pascal og forkortet Pa.
De er de samme enhetene av trykk, derfor enhetene i det engelske systemet som pund-kraft / fot to og pund-kraft / tommeto er også passende.
I mange situasjoner er størrelsen på skjærspenningen proporsjonal med belastningen forårsaket av objektet, som i forrige eksempelbok, som vil gå tilbake til sine opprinnelige dimensjoner så snart hånden er fjernet. I så fall:
Ren styrke Deform Enhetsdeformasjon
Proportionalitetskonstanten i dette tilfellet er skjærmodulen, stivhetsmodulen eller skjærmodulen (G):
Skjærspenning = Skjærmodul x Enhetsspenning
τ = G. γ
Med γ = ΔL / L.eller, hvor ΔL er forskjellen mellom den endelige og den innledende lengden. Ved å kombinere de gitte ligningene, kan man finne et uttrykk for belastningen forårsaket av stress:
Verdien av konstanten G Det finnes i tabeller og enhetene er de samme som for stress, siden belastningen er dimensjonsløs. Nesten alltid verdien av G er en halv eller en tredjedel av verdien av OG, elastisitetsmodul.
Faktisk er de beslektet av uttrykket:
Hvor ν er Poissons modul, er en annen elastisk konstant av materialet hvis verdi er mellom 0 og ½. Nettopp av denne grunn ligger G i sin tur mellom E / 3 og E / 2.
For å feste to jernplater brukes en stålskrue som må motstå skjærkrefter på opptil 3200 N. Hva er minimumsdiameteren på skruen hvis sikkerhetsfaktoren er 6,0? Materialet er kjent for å holde opptil 170 x 106 N / mto.
Skjærspenningen som skruen utsettes for kommer fra kreftene vist i figuren nedenfor. Sikkerhetsfaktoren er en dimensjonsløs mengde og er relatert til maksimalt tillatt stress:
Skjærspenning = F / A = Maksimal tillatt belastning / sikkerhetsfaktor
Derfor er området:
A = F x sikkerhetsfaktor / Skjærspenning = 3200 x 6/170 x 106 = 0,000113 mto
Arealet av skruen er gitt av πDto/ 4, derfor er diameteren:
Dto= 4 x A / π = 0,000144 mto
D = 0,012 m = 12 mm.
En tre dyvel eller dyvel brukes for å forhindre at remskiven snur under belastning T1 Y Tto, i forhold til en 3-tommers akse. Pin dimensjoner er vist i figuren. Finn størrelsen på skjærspenningen på blokken, hvis de viste kreftene virker på remskiven:
T1 produserer et dreiemoment mot urviseren på remskiven, som et positivt tegn tildeles til, mens Tto produserer dreiemoment med urviseren med et negativt tegn. Håndtaket måler 15 tommer for hver spenning. Derfor:
Netto dreiemoment = 4000 pund kraft. 15 tommer - 1000 pund kraft. 15 inches = 45.000 pund-kraft. tomme
Treblokken må ikke rotere, derfor må øyeblikkene i forhold til midten av blokken være null. F representerer den gjennomsnittlige kraften på overflaten:
45.000 - F.d = 0
Med d = 1,5 tommer, Og dermed:
F x 1,5 = 45 000
F = 30.000 pund-kraft
Denne kraften forårsaker en skjærspenning av størrelse:
τ = F / A = 30.000 pund-kraft / (3/8 x 3) tommerto = 2,67 x 104 pund-kraft / tommeto
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.