- Wanneer kracht van het ene lichaam op het andere wordt overgedragen, worden krachten evenwijdig aan het oppervlak door het lichaam ondervonden, die dergelijke krachten produceren snaren scherens.
- Het is van vitaal belang om te weten welke schuifspanningen op het materiaal inwerken tijdens het ontwerpen van het product. Afschuifstoring is de meest voorkomende storing die optreedt als gevolg van een onjuiste afweging van schuifkrachten.
Definitie van schuifspanning
- Wanneer de uitgeoefende kracht parallel / tangentiaal is aan het toepassingsgebied, wordt de geproduceerde spanning de schuifspanning genoemd.
- Hier is het uitoefenen van kracht tangentieel ten opzichte van het toepassingsoppervlak.
- Een onderdeel van de spanningstensor in de richting parallel aan het toepassingsgebied.
- Afschuifspanning treedt ook op bij axiale belasting, buiging, enz.
Formule voor afschuifspanning
Afschuifspanning = Kracht die parallel aan de oppervlakte / oppervlakte van de doorsnede wordt opgelegd
Wat zijn schuifspanningseenheden?
De eenheid van schuifspanning is N / m2 of Pa.
In industrieën is de eenheid die wordt gebruikt om de schuifspanning te meten N / mm2 of MPa (Mega Pascal)
Shear Stress-symbool | Schuifspanning tau
Het symbool dat wordt gebruikt om schuifspanning weer te geven, is τ (Tau). Het wordt ook vertegenwoordigd door T.
Schuifspanning diagram
Schuifspanningsnotatie
- Symbool τ wordt gebruikt om schuifspanning weer te geven.
- Om de uitgeoefende kracht en richting van het toepassingsgebied te tonen, worden subscripts gebruikt met het symbool τ als τij.
- Waar ik de richting van het oppervlaktevlak voorstelt waarop het wordt aangebracht (loodrecht op het oppervlak), en j de richting van de uitgeoefende kracht vertegenwoordigt.
- Dus τij= Afschuifspanning die in j-richting op het i-oppervlak inwerkt.
τji= Afschuifspanning die werkt op het j-oppervlak in i-richting.
- We kunnen het schrijven als:
Schuifspanning richting
In 2 afmetingen:
- In de vectorvorm is schuifspanning de verhouding van een parallelle krachtcomponent die wordt uitgeoefend op de eenheidsnormaalvector van het gebied.
τ = F‖ / EEN
In 3 afmetingen:
- Bij het benoemen van xy, in de subscriptvorm (subscriptconventie), vertegenwoordigt index x de richting van een vector loodrecht op het toepassingsgebied en vertegenwoordigt y de richting van de uitgeoefende kracht.
- In de volgende afbeelding wordt het weergegeven voor alle drie de assen.
Elke schuifspanning kan als volgt worden weergegeven:
Shear Stress Sign-conventie
Wanneer de schuifspanning wordt uitgeoefend op een oppervlak langs de hoofdas, ervaart de aangrenzende loodrechte as dezelfde hoeveelheid schuifspanning in de tegenovergestelde richting, bekend als complementaire schuifspanning, zoals weergegeven in de afbeelding:
- Afschuifspanning is positief als de schuifkracht die langs de x-as wordt uitgeoefend in de juiste richting of met de klok mee is.
Evenzo is de schuifspanning positief als de afschuifkracht die langs de y-as wordt uitgeoefend in opwaartse richting of tegen de klok in is.
- Afschuifspanning is negatief als de schuifkracht die langs de x-as wordt uitgeoefend in de richting naar links of tegen de klok in is.
Evenzo is de schuifspanning negatief als de schuifkracht die langs de y-as wordt uitgeoefend in neerwaartse richting is of met de klok mee.
- Halve pijlpunten worden gebruikt om schuifspanning weer te geven.
Afschuifspanning
- Wanneer de schuifspanning op een oppervlak wordt uitgeoefend, ontstaat vervorming in het materiaal. Dus de verhouding van vervorming tot de oorspronkelijke lengte loodrecht op de assen van het lid staat bekend als schuifspanning. Het wordt aangeduid met γ.
- Het wordt ook gedefinieerd als de tangens van de rekhoek ө.
- Shear Strain = del l / h = tangens (Ө)
Afschuifspanning en afschuifspanning
- Opgemerkt wordt dat de schuifspanning afhankelijk is van de schuifspanning. De relatie wordt uitgedrukt als
Stijfheidsmodulus | Afschuifspanning Modulus | Afschuifmodulus van stijfheid
- De evenredigheidsconstante G staat bekend als modulus van stijfheid of schuifspanningmodulus of afschuifmodulus van stijfheid.
- Aldus
Stijfheidsmodulus = schuifspanning / afschuifspanning
- In de meeste metalen is G ongeveer 0.4 keer de elasticiteitsmodulus van Young.
Voor isotrope materialen zijn de stijfheidsmodulus en de Elasticiteitsmodulus aan elkaar gerelateerd volgens
Y = 2 * G * (1+ ʋ)
Waar, Y = Elasticiteitsmodulus
G = modulus van stijfheid
Schuifsterkte
- Afschuifsterkte is de maximale waarde van schuifspanning die bestand is tegen falen als gevolg van schuifspanning.
- Het is een belangrijke parameter bij het ontwerpen en vervaardigen van machines.
- Voorbeeld: bij het ontwerpen van bouten en klinknagels is het onmisbaar om te weten wat de afschuifsterkte van het materiaal is.
Schuifspanning versus normale spanning
| Schuifspanning | Normale stress | |
| 1. | De uitgeoefende kracht is evenwijdig aan het oppervlak waarop het wordt aangebracht | De uitgeoefende kracht staat loodrecht op het oppervlak waarop het wordt aangebracht. |
| 2. | Krachtvector en gebiedsvector staan loodrecht op elkaar | Krachtvector en gebiedsvector zijn parallel aan elkaar. |
Afschuifspanning door koppel | Afschuifspanning door torsie
- Koppel is een roterende vorm van kracht die ervoor zorgt dat het object rond een as draait. Wanneer dit koppel wordt uitgeoefend op een vervormbaar lichaam, genereert het schuifspanning in dat lichaam, waardoor dat lichaam rond een as draait, ook wel torsie genoemd.
- Dit type spanning is significant in assen. De spanningen of vervormingen die als gevolg van deze torsie in de as worden veroorzaakt, zijn soorten afschuifspanningen.
- De afschuifspanning geproduceerd in de volgende schacht met straal r wordt als volgt weergegeven:
γ = rdө / dz
De geproduceerde schuifspanning wordt dus weergegeven door
Schuifspanningsvloeistof
- Afschuifspanning geproduceerd in welk materiaal dan ook is het gevolg van relatieve beweging van vlakken op elkaar.
- Als het om vloeistof gaat, wordt schuifspanning in de vloeistoffen geproduceerd als gevolg van relatieve beweging van vloeistoflagen op elkaar. Het is de viscositeit die schuifspanning in de vloeistof veroorzaakt.
- Door schuifspanning kan vloeistof niet op één plaats worden vastgehouden.
- De in de vloeistof geproduceerde schuifspanning is dus gelijk aan de
Waar μ = dynamische viscositeit
u = stroomsnelheid
y = Hoogte boven de grens
- Deze vergelijking staat ook bekend als de viscositeitswet van Newton.
Lees meer over Shear Strain en alle belangrijke feiten
Afschuifsnelheid
- Afschuifsnelheid is de snelheid waarmee een vloeistoflaag op een andere aangrenzende vloeistoflaag passeert; dit kan worden ontdekt door zowel geometrie als snelheid van de stroom te gebruiken.
- De viscositeit van vloeistof hangt voornamelijk af van de afschuifsnelheid van de vloeistof.
- Deze parameter is erg belangrijk bij het ontwerpen van vloeibare producten zoals siropen, zonnebrandcrème, bodylotion, enz.
Afschuifspanning versus afschuifsnelheid
- De afschuifsnelheid wordt gedefinieerd als de snelheid waarmee de snelheid van vloeistoflagen op elkaar verandert. Voor alle Newtonse vloeistoffen blijft de viscositeit constant wanneer de afschuifsnelheid verandert, en de schuifspanning is recht evenredig met de afschuifsnelheid.
- Hieronder volgt een grafische weergave van schuifspanning versus afschuiving voor een ander type vloeistof:
Afschuifspanning in balken
- Als een vrijdragende balk met diameter d aan zijn vrije uiteinde wordt gedraaid, als torsie met de grootte T wordt uitgeoefend op zijn vrije uiteinde, dan is de schuifspanning die in de balk wordt geproduceerd.
- Deze schuifspanning wordt als volgt weergegeven
Afschuifspanning door buigen
- In het ideale geval ontstaat er geen schuifspanning als gevolg van buiging, maar in de werkelijke toestand treedt schuifspanning op onder de buigomstandigheden.
- een variërende buigend moment langs de lengte van de balk veroorzaakt beweging van het ene vlak op het andere omdat er schuifspanning in de balken wordt geproduceerd.
Lees meer over Afschuifmodulus en stijfheidsmodulus
Afschuifspanning in bouten
- Bouten worden voornamelijk gebruikt om twee verschillende assemblagelichamen te bevestigen, zoals verbindingen, twee verschillende metalen platen, twee verschillende pijpen van een assemblage enz.
- De bout ondervindt afschuifbelasting of afschuifkracht vanwege de aanwezigheid van twee verschillende belastingen die in de verschillende richtingen werken, waardoor een vlak van de bout op een ander vlak van de bout glijdt.
- ; Dit veroorzaakt breuk in de afschuifkrachten in gewrichten zoals splitgewricht, knokkelgewricht, enz. Bij het selecteren van materiaal voor verschillende mechanismen is het dus essentieel om de schuifspanning te kennen.
- De dubbele schuifspanning wordt berekend in bouten.
Schuifspanning staal
- Staal is een van de meest toepasbare metalen in alle soorten industrieën. Van constructies tot machines, overal wordt staal gebruikt. Daarom is de maximale schuifspanning van staal een belangrijke parameter bij het ontwerpen.
- Deze wordt bepaald aan de hand van de treksterkte van het staal. von Misses factor wordt gebruikt om de maximale schuifspanning te bepalen. Het stelt dat de maximale schuifspanning 0.577 keer de uiteindelijke treksterkte is.
- In veel gevallen wordt het beschouwd als 0.5 keer de treksterkte van het staal.
Lees meer over Hoe de schuifspanning te berekenen?
Shear Stress-problemen
Subjectieve vragen
Wat is schuifspanning?
Ant .: Wanneer de uitgeoefende kracht parallel is aan het oppervlak / toepassingsgebied, wordt de geproduceerde spanning de schuifspanning genoemd. Afschuifspanning is een onderdeel van de spanningstensor in de richting evenwijdig aan het toepassingsgebied.
Wat is complementaire schuifspanning?
Ant .: Wanneer de schuifspanning wordt uitgeoefend op een oppervlak langs de hoofdas, ervaart de aangrenzende loodrechte as dezelfde hoeveelheid schuifspanning in de tegenovergestelde richting, bekend als complementaire schuifspanning
Wat zijn de tekenconventies voor schuifspanning? | Hoe teken van schuifspanning te bepalen?
Ant .: Afschuifspanning is positief als de schuifkracht die langs de x-as wordt uitgeoefend in de juiste richting of met de klok mee is.
Evenzo is de schuifspanning positief als de afschuifkracht die langs de y-as wordt uitgeoefend in opwaartse richting of tegen de klok in is.
Afschuifspanning is negatief als de schuifkracht die langs de x-as wordt uitgeoefend in de richting naar links of tegen de klok in is.
Evenzo is de schuifspanning negatief als de schuifkracht die langs de y-as wordt uitgeoefend in neerwaartse richting is of met de klok mee.
Wat is het teken voor schuifspanning?
Symbool τ wordt gebruikt om schuifspanning weer te geven. Om de richtingen van de uitgeoefende kracht en de richting van het toepassingsgebied te specificeren, worden subscripts gebruikt met het symbool τ als τij.
Wat zijn voorbeelden van afschuiving?
Wanneer een stuk papier wordt afgesneden met de schaar.
Een bout en moer stevig bevestigd met platen.
Met de handpalm over elkaar wrijven
Elke wrijving leidt tot de productie van afschuiving.
Wat is een voorbeeld van schuifspanning?
Muren schilderen met kleur.
Kauwen op voedsel onder de tanden.
In split- en knokkelgewrichten ondervinden split- en knokkels schuifspanning.
Hoe los je schuifspanning op?
Afschuifspanning = Kracht die parallel aan het gebied / gebied van de doorsnede wordt opgelegd
Wat veroorzaakt schuifspanning?
Wanneer kracht van het ene lichaam naar het andere wordt overgebracht, worden krachten evenwijdig aan het oppervlak door het lichaam ervaren, dergelijke krachten produceren schuifspanning.
Wat is het verschil tussen schuifspanning en schuifkracht?
Afschuifkracht is de kracht die parallel of tangentieel aan het oppervlak van het vlak wordt uitgeoefend, terwijl schuifspanning de afschuifkracht is die wordt ervaren door het oppervlak van het vlak per oppervlakte-eenheid.
Wat is het verschil tussen schuifspanning en afschuifsnelheid?
Wanneer de uitgeoefende kracht parallel is aan het aanbrengoppervlak, dan staat de geproduceerde spanning bekend als schuifspanning, terwijl de afschuifsnelheid de snelheid is waarmee een vloeistoflaag op een andere aangrenzende vloeistoflaag passeert.
Wat is een positieve dwarskracht?
Afschuifspanning is positief als de schuifkracht die wordt uitgeoefend langs de x-as in de juiste richting of met de klok mee is. Evenzo is de schuifspanning positief als de schuifkracht die langs de y-as wordt uitgeoefend in opwaartse richting of tegen de klok in is.
Wat is gemiddelde schuifspanning?
De werkelijke schuifspanning is nooit uniform; het is verschillend voor de verschillende dwarsdoorsnede van de eenheid. Dus om deze schuifspanning te berekenen, is de beschouwde schuifspanning de gemiddelde schuifspanning.
De gemiddelde schuifspanning is altijd lager dan de maximale schuifspanning voor het gegeven oppervlak van de doorsnede.
Wat is Shear Strain?
Wanneer de schuifspanning op een oppervlak wordt uitgeoefend, ontstaat vervorming in het materiaal. Dus de verhouding van vervorming tot de oorspronkelijke lengte loodrecht op de assen van het lid staat bekend als schuifspanning. Het wordt aangeduid met γ.
Is schuifspanning in radialen?
Nee. Afschuifspanning is de tangenswaarde van del l en h, wat een eenheidloze hoeveelheid is.
Objectieve vragen:
Een blok van een materiaal met een afschuifmodulus van stijfheid G = 90 KPa wordt gehecht aan twee stijve horizontale platen. De onderplaat is gefixeerd, terwijl de bovenplaat wordt onderworpen aan een horizontale kracht P. wetende dat de bovenplaat door 0.04 cm beweegt onder invloed van de kracht als de hoogte van het blok 2 cm is, bepaal je de gemiddelde schuifspanning in het materiaal.
- 0.04 rad
- 0.02 rad
- 0.01 rad
- 0.08 rad
Oplossing: optie 2. Is het antwoord.
Een blok van een materiaal met een afschuifmodulus van stijfheid G = 90 KPa wordt gehecht aan twee stijve horizontale platen. De onderste plaat is gefixeerd, terwijl de bovenste plaat wordt onderworpen aan een horizontale kracht P. wetende dat de bovenste plaat 0.04 cm beweegt onder invloed van de kracht als de hoogte van het blok 2 cm is, zoek dan de kracht P die wordt uitgeoefend op de bovenste plaat.
- 180
- 360
- 720
- 90
Oplossing: optie 1 is het antwoord.
Vind de waarde van de schuifspanningen die zijn ontwikkeld in de pen A voor het klokkrukmechanisme dat wordt weergegeven in de afbeelding? Zoek de veilige diameter van de pin als de toelaatbare schuifspanning voor het pin-materiaal 180 MPa is.
- 3mm
- 4mm
- 4.5mm
- 5mm
Oplossing: antwoord is optie 4.
Spanningen ontwikkeld in pen zijn schuifspanning en lagerspanning.
Kracht bij B = 5 * 0.1 / 0.15 = 3.33KN
Gezien dubbele afschuiving bij A
De veilige diameter van de pin is groter dan 4.6 mm.
Met welke van de volgende uitgangspunten wordt geen rekening gehouden bij het afleiden van een torsievergelijking voor een cirkelvormig element?
- Het materiaal moet homogeen en isotroop zijn.
- Een vlak loodrecht op de as blijft vlak, ook na het aanbrengen van het koppel.
- Afschuifspanning varieert lineair vanaf de centrale as in een cirkelvormig element wanneer deze wordt onderworpen aan een koppel.
- Het materiaal voldoet niet aan de wet van Hooke
Oplossing: optie 4.
CONCLUSIE
In dit artikel worden alle concepten met betrekking tot schuifspanning in detail besproken. Het is erg belangrijk om te weten over schuifspanning bij het ontwerpen van een product.
Voor meer informatie over werktuigbouwkunde klik hier!
Het TechieScience Core MKB-team is een groep ervaren vakexperts uit diverse wetenschappelijke en technische vakgebieden, waaronder natuurkunde, scheikunde, technologie, elektronica en elektrotechniek, auto-industrie en werktuigbouwkunde. Ons team werkt samen om hoogwaardige, goed onderbouwde artikelen te creëren over een breed scala aan wetenschappelijke en technologische onderwerpen voor de TechieScience.com-website.
Al onze senior MKB-bedrijven hebben meer dan 7 jaar ervaring op de betreffende gebieden. Ze zijn professionals uit de werkende industrie of verbonden aan verschillende universiteiten. Refereren Onze auteurs Pagina om meer te weten te komen over onze kern-KMO's.
