skjuvspänning

Skjuvspänning är den interna kraft per ytenhet som verkar parallellt med ett skärplan i ett material när det utsätts för skjuvbelastning. Den uppstår när olika delar av ett objekt glider relativt mot varandra, till exempel vid vridning eller när en kraft appliceras parallellt med tvärsnittets yta. Skjuvspänning betecknas med tau (τ) och anges i enheten pascal (Pa).

I en enkel skjuvbelastning, där en kraft F verkar parallellt med tvärsnittet, är skjuvspänningen τ lika med τ = F / A, där A är området av det skurna tvärsnittet. Vid torsion i en cylindrisk axel är τ = T r / J, där T är vridmomentet, r är radien och J är den polära tröghetsmomentet.

Skjuvspänning relateras till skjuvsträckning γ genom skjuvmodulen G: τ = G γ. Skjuvsträckningen γ definieras som förändringen i vinkel mellan två närliggande linjer i tvärsnittet; för små deformationer är γ ungefär lika med vridvinkeln i radianer. I praktiken varierar skjuvspänningen över tvärsnittet och kan vara högre nära kanter i många geometrier.

Betydelse och tillämpningar: skjuvspänning uppträder i många strukturella element som skivor, skruvar, lager och axlar. Designkriterier för brott berör ofta skjuvning, tillsammans med normalkrav, och innefattar begrepp som maxskjuvspänning och olika kriterier (t.ex. Tresca och von Mises) beroende på material och belastningssituation. Mätning av skjuvspänning sker antingen genom beräkningar baserade på belastning och geometri eller genom experimentiska metoder som torsionsprov, skjuvprov och användning av strain gauges eller andra sensorsystem för att uppskatta τ och γ.