Skjærspenning

Skjærspenning er den komponenten av mekanisk spenning som virker parallelt med en valgfri flate i et materiale. Den oppstår når krefter prøver å få et lag til å gli i forhold til et annet, slik som under torsjon, bøyning eller skruverktøybelastning. Skjærspenning beskrives ofte på et plan med en bestemt normalvektor; på flaten virker en tangential kraft som genererer spenning i retningen langs flaten.

I praksis kan skjærspenning omtales som tauende krefter pr. areal. På et plan med areal A og tangential kraft F_t som virker, er skjærspenningen τ lik F_t delt på A (τ = F_t / A). I tre dimensjoner finnes tre uavhengige komponenter av skjærspenning: τ_xy, τ_yz og τ_zx, som beskriver skjærspenninger i de ulike retningene på sine planer.

Elastisk oppførsel følger ofte τ = G γ, der G er skjærmodul og γ er skjærstrain (vinkelendring i radianer for små deformasjoner). Dette uttrykket gjelder i et begrenset område av linearitet mellom τ og γ.

Enheter er pascal (Pa); i ingeniørpraksis brukes ofte MPa. Måling og beregning av skjærspenning involverer tester som torsjon av aksler eller bruk av straintag og annen eksperimentell diagnostikk, samt anvendelse av teoretiske modeller som Mohr’s sirkler for å visualisere tilstanden av spenning.

Skjærspenning skiller seg fra normalspenning som virker vinkelrett på flaten. Den spiller en sentral rolle i design og vurdering av komponenter som opplever slitasje, glidning og brudd, samt i geotekniske analyser av jord og stein hvor skjærstyrke er avgjørende. Ytelses- og bruddkriterier som Tresca og von Mises er ofte basert på skjærspenning og dens utvikling i materialer.