Jak obliczyć naprężenie ścinające: proces, wzór, przykład i wyczerpujące FAKTY

W tym artykule wyjaśniono, jak obliczyć naprężenie ścinające. Naprężenie ścinające odpowiada za deformację przedmiotu obrabianego w płaszczyźnie przekroju.

Gdy naprężenie działające na powierzchnię przedmiotu obrabianego działa równolegle do przekroju przedmiotu obrabianego, wówczas naprężenie doświadczane przez przedmiot jest nazywane naprężeniem ścinającym.

Jak obliczyć naprężenie ścinające w belce?

Kiedy wiązka jest poddawana moment zginający, M i siła ścinająca V, belka podlega naprężeniu ścinającemu wzdłuż swojej osi środkowej.

Maksymalne naprężenie ścinające dla belki prostokątnej jest podane w następujący sposób:

Gdzie,

tau to naprężenie ścinające

Maksymalne naprężenie ścinające dla belki kołowej jest podane w następujący sposób:

Gdzie,

A jest polem przekroju belki

Jak obliczyć naprężenie ścinające śruby?

Naprężenie ścinające to po prostu wielkość siły ścinającej działającej na jednostkę powierzchni śruby. Śruba przymocowana do płyty podlega naprężeniu ścinającemu, gdy końce płyt są poddawane działaniu siły ścinającej.

Naprężenie ścinające działające na śrubę podano poniżej:

gdzie,

t1 i t2 to grubości płyt (dla dwóch płyt)

d jest nominalną średnicą śruby

Jak odciąć stres od normalnego stresu?

Zwykle, gdy na obrabiany przedmiot działa jakaś siła, obrabiany element doświadcza zarówno sił ścinających, jak i normalnych. Naprężenie normalne można znaleźć za pomocą poniższej zależności

N = F/A x cos2θ

gdzie,

N to normalne naprężenie

Naprężenie ścinające można znaleźć korzystając z poniższej zależności:

S = F/A x sinθ

gdzie S jest naprężeniem ścinającym

Stąd, jeśli chcemy zapisać naprężenie ścinające w kategoriach naprężenia normalnego, to –

S = N x tgθ

Jak obliczyć naprężenie ścinające od momentu obrotowego?

Kiedy obrabiany przedmiot podlega momentowi obrotowemu, doświadcza ścinania na powierzchni. Jest to podwójne ścinanie, które działa po obu stronach, z których wytwarzany jest moment obrotowy.

Wzór na znalezienie naprężenia ścinającego z momentu obrotowego jest podany poniżej:

Jak obliczyć naprężenie ścinające w płynach?

Naprężenie ścinające w płynach powstaje w wyniku przepływu. Całą objętość cieczy można uznać za wiele cienkich warstw cieczy ułożonych razem. Kiedy płyn płynie, każda warstwa porusza się z inną prędkością.

Ta różnica prędkości powoduje tarcie i naprężenie ścinające w płynach. Aby znaleźć naprężenie ścinające w płynach, musimy znać dynamikę lepkość, prędkość warstwy i odległość tej warstwy od powierzchni.

Matematycznie naprężenie ścinające w płynach można znaleźć za pomocą poniższej zależności:

gdzie mu to lepkość dynamiczna

Jak obliczyć naprężenie ścinające w teście skręcania?

Aby sprawdzić wytrzymałość na ścinanie przedmiotu obrabianego pod obciążeniem skręcającym, przeprowadza się test skręcania. W tym teście końce przedmiotu obrabianego są skręcane wzdłuż osi wzdłużnej przedmiotu obrabianego. Jest to najprostsza praktyka testowania obrabianego przedmiotu pod wpływem skręcania.

Ten test jest przeprowadzany, aby wiedzieć, czy obrabiany przedmiot będzie działał w określonych warunkach obciążenia skręcającego, czy nie. Jeśli obrabiany przedmiot pęknie, mówi się, że nie przejdzie testu skręcania, a jeśli przeżyje bez przewężania, mówi się, że przeszedł test.

Wzór na obliczenie naprężenia ścinającego od skręcania jest omówiony w powyższych rozdziałach i jest używany podczas wykonywania testu skręcania.

Jak obliczyć ścinanie stres w pewnym momencie?

Do tej pory wszystkie omówione przez nas wzory są używane do znajdowania naprężeń ścinających na powierzchni. Aby znaleźć naprężenie ścinające w określonym punkcie, istnieje inna praktyka.

Wzór na znalezienie naprężenia ścinającego w punkcie podano poniżej:

gdzie,

ja jestem momentem bezwładności

Co to jest koncentracja stresu?

Kiedy obrabiany przedmiot ma ostre krawędzie, zakręty lub dziury, naprężenia kumulują się lokalnie. Naprężenia te nie rozkładają się na powierzchni z powodu nagłej zmiany przekroju. To osłabia obrabiany przedmiot i ma większe ryzyko awarii.

Zatem koncentracja naprężeń nie jest pożądana, ponieważ otwory i ostre krawędzie staną się najsłabszą częścią całego obrabianego przedmiotu. Możemy obliczyć wytrzymałość przedmiotu obrabianego przy koncentracji naprężeń, korzystając z poniższej zależności:

Kt = σmax

jak obliczyć naprężenie ścinające
Obraz: Koncentracja naprężeń w ostrych narożnikach

Kredyty obrazkowe: Wikipedia

Jak obliczyć naprężenie ścinające na ściance rury?

Kiedy płyn płynie wewnątrz rury, to wynika z ogólnej zależności, z której możemy znaleźć naprężenie ścinające na ściankach rury. Relacja jest inna dla regionów laminarnych i turbulentnych.

Profil prędkości płynu przepływającego wewnątrz ścianki rury jest paraboliczny, a wynikowy profil naprężeń ścinających będzie miał postać podwójnych trójkątów z zerowym naprężeniem ścinającym w środku (z tego powodu maksymalna prędkość znajduje się w środku).

Wzór na znalezienie naprężenia ścinającego jest taki sam, jak omówiono w powyższych sekcjach. Prędkość można znaleźć za pomocą wzoru podanego poniżej:

ty/umax = 1 – (2 lata/godz.)2

Jaka jest wytrzymałość na ścinanie?

Siła to ilość stresu, który organizm może wytrzymać. Wytrzymałość na ścinanie to ilość naprężeń, jakie ciało może wytrzymać bez zerwania.

Wartości wytrzymałości na ścinanie zależą od materiału obrabianego przedmiotu i są niezależne od kształtu przedmiotu obrabianego. Gdy kształt przedmiotu obrabianego jest krytyczny, następuje koncentracja naprężeń, dzięki czemu w grę wchodzi nowa koncepcja zmodyfikowanej wytrzymałości na ścinanie. Jednak ograniczymy dyskusję tylko do wytrzymałości na ścinanie.

Przewiń do góry