Mikä on leikkauskuorma?

Leikkauskuorma on voima, joka aiheuttaa leikkausjännitystä, kun sitä käytetään rakenteelliseen elementtiin. Leikkausjännitys, joka on voima pinta -alayksikköä kohti, esiintyy tasossa kohtisuorassa normaalijännitykseen nähden; se luodaan, kun saman objektin kaksi tasoa yrittävät liukua toistensa ohi. Insinöörien on laskettava rakenteiden leikkauskuormitus varmistaakseen, etteivät ne koe mekaanisia vikoja. Liian suuri kuormitus voi aiheuttaa materiaalien taipumista tai pysyvää muodonmuutosta.

Normaalijännityksiä syntyy, kun materiaali kiristetään tai puristetaan. Tässä tapauksessa molemmat kohdistetut voimat ovat samaa akselia pitkin. Jos voimat kohdistuvat eri akseleita pitkin, niissä on leikkausjännityksiä normaalien jännitysten lisäksi. Materiaalin neliömäinen elementti kokee voimia, jotka pyrkivät vinoamaan sen suunnikkaan. Materiaalin keskimääräinen leikkausjännitys on yhtä suuri kuin leikkauskuorma jaettuna poikkileikkausalueella.

Vaikka leikkausjännitys on voimaa pinta -alayksikköä kohti, leikkauskuorma viittaa yleensä vain itse voimaan. Siksi sopivia yhdistyksiä ovat yksikkövoima, yleisimmin newtonit tai puntavoima. Kun leikkauskuormitusta kohdistetaan rajoitettuun materiaaliin, reaktiovoima on vastuussa materiaalin pitämisestä paikallaan. Tämä reaktiovoima muodostaa “toisen” voiman; Yhdessä reaktiovoiman kanssa yksi voima voi aiheuttaa leikkausjännityksiä.

Leikkauskuorma on tärkeä laskettaessa palkin jännityksiä. Euler-Bernoullin palkkiyhtälö yhdistää leikkauskuorman palkin taivutusliikkeeseen. Taivutusmomentti on vääntömomentti, joka aiheuttaa säteen taipumisen. Palkin suurin sallittu kuormitus liittyy sekä materiaaliin että palkin geometriaan – vahvemmista materiaaleista valmistetut paksummat palkit kestävät suurempia leikkauskuormia.

Kun voimat aiheuttavat sisäisiä jännityksiä liian suuriksi, materiaali tuottaa. Saanto muuttaa pysyvästi materiaalin rentoa muotoa ja kokoa, kuten tapahtuu, kun materiaali on vapaa ulkoisista voimista. Paperiliitin voidaan helposti tuoda myötörajaan käsin. Anto ei ainoastaan ​​vääristä materiaalin geometriaa, vaan se voi tehdä materiaaleista alttiimpia murtumiselle. Tämän riskin hallinta on ratkaisevan tärkeää insinööreille ja insinööreille.

Vahvimpien materiaalien tai suurimpien saantojen päättäminen on helpompaa tehdä kokeilemalla kuin teoreettisella analyysillä. Yleisesti tiedetään esimerkiksi, että teräs kestää enemmän sisäisiä jännityksiä kuin alumiini. Selitys, miksi näin on, on useiden kilpailevien teorioiden aihe. Jotkut näistä teorioista korostavat leikkausjännitystä perustavanlaatuisena selitettäessä, milloin materiaalit tulevat.