Прочность на сдвиг

Мам Тор дорога разрушена проседанием и сдвигом, около Каслтон, Дербишир.

В инженерии, прочность на сдвиг - это прочность материала или компонента по отношению к типу текучести или разрушение конструкции, когда материал или компонент разрушаются при сдвиге. 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 конструктивном и машиностроении прочность компонента на сдвиг важна для проектирования размеров и материалов, которые будут использоваться для производства или конструкции компонента ( например, балки, пластины или болты ). В железобетонной балке основное назначение хомутов арматурного стержня - повысить прочность на сдвиг.

.

• 1 Уравнения
• 2 Сравнение
• 3 См. Также
• 4 Ссылки

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

Для напряжения сдвига применяется $\tau \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; tau\}$

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

где

$\sigma \; 1\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; sigma\; \_\; \{1\}\}$- главное главное напряжение, а

$\sigma \; 3\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; sigma\; \_\; \{3\}\}$- второстепенное главное напряжение.

В целом: пластичные материалы ( например, алюминий) разрушается при сдвиге, тогда как хрупкие материалы (например, чугун) не выдерживают напряжения. См. предел прочности при растяжении.

Для расчета:

Заданная общая сила при разрушении (F) и площадь сопротивления силе (например, поперечное сечение болта, нагруженного при сдвиге), предел прочности на сдвиг ( $\tau \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; tau\}$) равно:

$\tau \; =\; FA\; =\; F\; \pi \; rbolt\; 2\; =\; 4\; F\; \pi \; dbolt\; 2\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; tau\; =\; \{\backslash \; frac\; \{F\}\; \{A\; \}\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{F\}\; \{\backslash \; pi\; r\_\; \{bolt\}\; ^\; \{2\}\}\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{4F\}\; \{\backslash \; pi\; d\_\; \{bolt\}\; ^\; \{2\}\}\}\}$

Для среднего напряжения сдвига

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

где

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

$V\; \{\backslash \; displaystyle\; V\}$- сила сдвига, приложенная к каждой секции детали, а

$A\; \{\backslash \; displaystyle\; A\}$- площадь сечения.

Среднее напряжение сдвига также можно определить как общую силу $V\; \{\backslash \; displaystyle\; V\}$как

$V\; =\; \int \; \tau \; d\; A\; \{\backslash \; displaystyle\; V\; =\; \backslash \; int\; \backslash \; tau\; dA\}$

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.

В качестве очень приблизительного ориентира, касающегося прочности на растяжение, текучесть и сдвиг :

Материал	Отношение предельной прочности	Отношение предела текучести
Стали	USS = прибл. 0,75 * UTS	SYS = прибл. 0,58 * TYS
Ковкий чугун	USS = прибл. 0,9 * UTS	SYS = прибл. 0,75 * ТЫС.
Ковкий чугун	USS = прибл. 1,0 * UTS
Кованое железо	USS = прибл. 0,83 * UTS
Чугун	USS = прибл. 1,3 * UTS
Алюминий	USS = прибл. 0,65 * UTS	SYS = прибл. 0,55 * TYS

USS: предел прочности при сдвиге, UTS: предел прочности при растяжении, SYS: предел текучести при сдвиге, TYS: предел 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.

Материал	Предельное напряжение (Ksi )	Предельное напряжение (МПа )
Стекловолокно / эпоксидная смола (23 C)	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 испытаний ISO на прочность на сдвиг включают ISO 3597, 12579 и 14130.

• Модуль сдвига
• Напряжение сдвига
• Деформация сдвига
• Прочность на сдвиг (грунт)
• Прочность на сдвиг (неоднородность)
• Прочность материалов
• Прочность на растяжение

1. ^Hibbeler, Russell. Mechanics of материалы. ISBN 1-292-17828-0. OCLC 1014358513.
2. ^«Электронная книга по механике: сдвиг и напряжение подшипника». www.ecourses.ou.edu. Проверено 14 февраля 2020 г.
3. ^" Прочность металлов на сдвиг ". www.roymech.co.uk.
4. ^"Прочность на сдвиг - Instron". www.instron.us. Проверено 14 февраля 2020 г.
5. ^Portl; Портл, болт ком; Болт; Компания, Производство; St, Inc 3441 NW Guam; Portl; PT547-6758, OR 97210 США Часы работы: с понедельника по пятницу с 6:00 до 17:00. «Расчет предела текучести и предела прочности». Портлендский болт. Проверено 14 февраля 2020 г.
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. Проверено 24 октября 2013 г.
7. ^S. Гринко, «Объяснение свойств материала» (2012), ISBN 1-4700-7991-7, стр. 38.

.