Прочность на сдвиг - Shear strength

Мам Тор дорога разрушена проседание и срезать, возле Castleton, Дербишир.

В инженерное дело, прочность на сдвиг прочность материала или компонента по отношению к типу урожай или же структурный отказ когда материал или компонент выходит из строя срезать. Сдвигающая нагрузка - это сила которая имеет тенденцию вызывать разрушение материала при скольжении в плоскости, параллельной направлению силы. Когда бумагу разрезают ножницами, она не сдвигается.

В структурный и машиностроение, прочность компонента на сдвиг важна для проектирования размеров и материалов, которые будут использоваться для производства или конструкции компонента (например, балки, тарелки, или же болты ). В железобетон балка, основное назначение арматурный стержень (арматура) хомуты заключается в увеличении прочности на сдвиг.

Уравнения

К верхней части прямоугольника прикладывается поперечная сила, которая деформирует прямоугольник в параллелограмм. Более высокая прочность на сдвиг увеличивает силу, необходимую для деформации прямоугольника.

За напряжение сдвига ${\displaystyle \tau }$ применяется

${\displaystyle \tau ={\frac {\sigma _{1}-\sigma _{3}}{2}},}$

куда

${\displaystyle \sigma _{1}}$ главный главный стресс и

${\displaystyle \sigma _{3}}$ это незначительное основное напряжение.

В целом: пластичные материалы (например, алюминий) терпят неудачу при сдвиге, тогда как хрупкие материалы (например, чугун) не выдерживают растяжения. Видеть предел прочности.

Вычислять:

Учитывая общую силу при разрушении (F) и зону сопротивления силе (например, поперечное сечение болта, нагруженного при сдвиге), предел прочности на сдвиг (${\displaystyle \tau }$) является:

${\displaystyle \tau ={\frac {F}{A}}={\frac {F}{\pi r_{bolt}^{2}}}={\frac {4F}{\pi d_{bolt}^{2}}}}$

Для среднего напряжения сдвига

${\displaystyle \tau \scriptstyle (avg)={\frac {V}{A}}}$

куда

${\displaystyle \tau \scriptstyle (avg)}$ среднее напряжение сдвига,

${\displaystyle V}$ сила сдвига, приложенная к каждой секции детали, и

${\displaystyle A}$ - площадь сечения.^[1]

Среднее напряжение сдвига также можно определить как общую силу ${\displaystyle V}$ в качестве

${\displaystyle V=\int \tau dA}$

Это только среднее напряжение, фактическое распределение напряжений неравномерно. В реальных приложениях это уравнение дает только приближение, и максимальное напряжение сдвига будет выше. Напряжение не всегда равномерно распределяется по детали, поэтому прочность на сдвиг должна быть выше, чтобы учесть оценку.^[2]

Сравнение

В качестве очень приблизительного ориентира относительно прочности на растяжение, текучесть и сдвиг:^[3]

Материал	Абсолютная сила отношений	Соотношение доходности и доходности
Стали	USS = прибл. 0,75 * UTS	SYS = прибл. 0,58 * TYS
Ковкий чугун	USS = прибл. 0,9 * UTS	SYS = прибл. 0,75 * ТЫС.
Ковкое железо	USS = прибл. 1.0 * UTS
Кованое железо	USS = прибл. 0,83 * ЕТС
Чугун	USS = прибл. 1.3 * UTS
Алюминия	USS = прибл. 0,65 * ЕТС	SYS = прибл. 0,55 * TYS

USS: предельная прочность на сдвиг, UTS: предельная прочность на растяжение, SYS: напряжение текучести при сдвиге, TYS: напряжение текучести при растяжении

Нет опубликованных стандартных значений прочности на сдвиг, таких как предел прочности на разрыв и предел текучести. Вместо этого его обычно оценивают как 60% от предела прочности на разрыв. Прочность на сдвиг можно измерить испытанием на кручение, где она равна их прочности на скручивание.^[4][5]

Материал	Максимальный стресс (Кси )	Максимальный стресс (МПа )
Стекловолокно / эпоксидная смола (23 ^о C)[6]	7.82	53.9

Если требуются значения, измеренные на физических образцах, доступен ряд стандартов испытаний, охватывающих различные категории материалов и условия испытаний. В США стандарты ASTM для измерения прочности на сдвиг включают ASTM B831, D732, D4255, D5379 и D7078. Международные стандарты испытания прочности на сдвиг ISO включают ISO 3597, 12579 и 14130.^[7]

Смотрите также

• Модуль сдвига
• Напряжение сдвига
• Деформация сдвига
• Прочность на сдвиг (грунт)
• Прочность на сдвиг (разрыв)
• Сопротивление материалов
• Предел прочности

Рекомендации

1. Хиббелер, Рассел. Механика материалов. ISBN  1-292-17828-0. OCLC  1014358513.
2. «Электронная книга по механике: сдвиг и напряжение подшипника». www.ecourses.ou.edu. Получено 2020-02-14.
3. «Прочность металлов на сдвиг». www.roymech.co.uk.
4. «Прочность на сдвиг - Инстрон». www.instron.us. Получено 2020-02-14.
5. Portl; Портл, болт ком; Болт; Компания, Производство; St, Inc 3441 NW Guam; Portl; PT547-6758, OR 97210 США Часы работы: понедельник-пятница с 6:00 до 17:00. «Расчет текучести и прочности на разрыв». Портлендский болт. Получено 2020-02-14.
6. Уотсон, округ Колумбия (май 1982 г.). Механические свойства эпоксидного композита E293 / 1581 и нескольких клеевых систем (PDF) (Технический отчет). Wright-Patterson Air Force, Огайо: Air Force Wright Aeronautical Laboratories. п. 16. Получено 24 октября 2013.
7. С. Гринко, «Объяснение свойств материала» (2012), ISBN  1-4700-7991-7, п. 38.