NYÍRÓFESZÜLTSÉG: A KISZÁMÍTÁSÁNAK ÉS A GYAKORLATOK MEGOLDÁSÁNAK MÓDJA - FIZIKAI - 2026

Köztudott, mint a nyírófeszültség, hogy az eredmények a két alkalmazható erők párhuzamos egy felületen, és az ellenkező irányban. Ily módon egy tárgyat fel lehet osztani két részre, és így a szakaszok egymás fölé csúszhatnak.

Közvetlen nyíróerőt naponta gyakorolnak szövetekre, papírokra vagy fémekre, ollóval, giljotinnal vagy ollóval. Ezek olyan szerkezetekben is megjelennek, mint például csavarok vagy csavarok, csapok, gerendák, ékek és hegesztések.

1. ábra. Ollóval nyírási erőfeszítést kell tenni. Forrás: Pixabay

Egyértelművé kell tenni, hogy nem mindig szeletelésre vagy vágásra szánják, de a nyírófeszültség hajlamos a tárgy deformálására, amelyre ráviszik; Ezért a nyírófeszültségnek kitett gerendák általában saját súlyuk alatt csökkennek. A következő példák tisztázják a dolgot.

A 2. ábra a fenti szemléltetésére szolgáló egyszerű sémát mutat. Ez egy olyan tárgy, amelyen két erő ellentétes irányban hat. Van egy képzeletbeli vágási sík (nem rajzolva), és az erők a sík mindkét oldalán egy-egyre hatnak, és a rudat kettévágják.

Olló esetén: mindegyik penge vagy él erőt hat a vágni kívánt tárgy keresztmetszetére (kör alakú), elválasztva azt két részre, mint például az 1. ábrán látható húr.

2. ábra. A bemutatott két erő olyan erőt gyakorol, amely hajlamos arra, hogy elválasztja a rudat kettőben. Forrás: Adre-es

A nyírófeszültség deformációt okozhat

Megpróbálhat vágóerőt kifejteni úgy, hogy csúsztatja a kezét a zárt könyv fedele felett. A másik fedélnek rögzítettnek kell lennie az asztalon, amelyet úgy lehet elérni, hogy a szabad kezét úgy támogatja, hogy az ne mozogjon. A könyv kissé deformálódik ezzel a művelettel, ahogy azt az alábbi ábra szemlélteti:

3. ábra. Nyíró feszültség alkalmazása a könyvre deformációt okoz. Forrás: Krishnavedala

Ha ezt a helyzetet alaposan elemezzük, a már említett két erõt észre vesszük, de ezúttal vízszintesen (fuksziában) alkalmazzák. Az egyik az egyik kezed a kezével, a másik pedig a rögzített könyv másik oldalán lévő asztal felületével történik.

A könyv nem forog, bár ezek az erők nettó nyomatékot vagy pillanatot okozhatnak. Ennek elkerülése érdekében a másik két függőleges erő (türkiz) van; az egyiket a másik kezével alkalmazzák, és a szokásosat, amelyet az asztal gyakorol, amelynek nettó nyomatéka ellenkező irányba hat, megakadályozva a forgásmozgást.

Hogyan számolják a nyírófeszültséget?

A nyírófeszültségek az emberi test belsejében is megjelennek, mivel a keringő vér folyamatosan tangenciális erőket gyakorol az erek belső oldalán, kicsi alakváltozásokat okozva a falakban.

Figyelembe kell venni a struktúra bukásának esélyét. A nyíróerőkben nem csak az erőt veszik figyelembe, hanem azt a területet is, amelyen hat.

Ezt azonnal megértjük, ha két azonos hosszúságú, azonos anyagból, de vastagságú henger alakú rudat veszünk, és nagyobb és nagyobb terhelésnek vannak kitéve, amíg el nem törnek.

Nyilvánvaló, hogy a szükséges erők meglehetősen eltérőek lesznek, mivel az egyik rudazat vékonyabb, mint a másik; az erőfeszítés ugyanakkor ugyanaz lesz.

A nyírófeszültséget görög τ (tau) betű jelöli, és az F alkalmazott erő nagysága és a felület A területe közötti hányadosnak kell kiszámítani, amelyen hat:

Az így kiszámított erőfeszítés az, amely átlagos erőt hoz létre a kérdéses felületen, mivel az erő nem a felület egyetlen pontjára hat, hanem az egészre oszlik, és nem egyenletesen. Az eloszlást azonban egy adott pontra ható eredő erő képviselheti.

A nyírófeszültség-méretek a felületre hatnak. A nemzetközi rendszer egységeiben newtonnak / négyzetméternek felel meg, Pascal néven, Pa rövidítve.

Ugyanazok a nyomás egységek, tehát a font-force / ft ² és a font-force / inch ² angol egységek szintén megfelelőek.

Nyírófeszültség és deformáció

Sok esetben a nyírófeszültség nagysága arányos a tárgyban okozott feszültséggel, mint az előző példában szereplő könyv, amely a kéz eltávolításakor visszatér eredeti méreteihez. Ebben az esetben:

Az arányosság állandója ebben az esetben a nyírási modulus, a merevségi modulus vagy a nyírási modulus (G):

τ = G. γ

Ha γ = Δ L / L _o, ahol Δ L a végső és a kezdeti hossz közötti különbség. A megadott egyenletek kombinálásával a stressz által okozott törzs kifejezése megtalálható:

A G konstans értéke a táblázatokban található, mértékegysége megegyezik a feszültség értékével, mivel a deformáció mérete nélkül. Legtöbbször G értéke az E értékének, a rugalmassági modulusának fele vagy egyharmada.

Valójában összekapcsolódnak a következő kifejezéssel:

Ahol ν a Poisson-modulus, az anyag egy másik elasztikus állandója, amelynek értéke 0 és ½ között van. Pontosan ezért a G viszont E / 3 és E / 2 között van.

Megoldott gyakorlatok

-1. Feladat

Két vaslemez összekapcsolásához acélcsavart kell használni, amelynek 3200 N-ig terjedő nyíróerőknek kell ellenállniuk. Mi a csavar minimális átmérője, ha a biztonsági tényező 6,0? Az anyag ismert, hogy 170 x ¹⁰⁶ N / m ² -ig ellenáll.

Megoldás

A nyírófeszültség, amelyre a csavart ki kell terhelni, az alábbi ábrán látható erőkből származik. A biztonsági tényező méret nélküli mennyiség, és a legnagyobb megengedhető feszültséghez kapcsolódik:

Nyírófeszültség = F / A = Megengedett legnagyobb feszültség / biztonsági tényező

Ezért a terület:

A = F x biztonsági tényező / nyírófeszültség = 3200 x 6/170 x 10 ⁶ = 0,000113 m ²

A terület a csavar által adott πD ² /4 ezért az átmérő:

D ² = 4 x A / π = 0,000144 m ²

4. ábra. A csavar nyíróterhelése. Forrás: saját készítésű.

D = 0,012 m = 12 mm.

- 2. gyakorlat

Fából vagy dübelt használunk, hogy megakadályozzuk a szíjtárcsa forgását a T ₁ és T ₂ feszültségek alatt, egy 3 hüvelykes tengelyhez viszonyítva. A csapok mérete az ábrán látható. Keresse meg a blokk nyíróterhelésének nagyságát, ha a bemutatott erők a szíjtárcsára hatnak:

5. ábra. Például a szabad test diagramja. Forrás: saját kidolgozás.

Megoldás

Ezért d = 1,5 hüvelyk esetén:

Ez az erő nagyságrendű nyírófeszültséget okoz:

Irodalom

1. Beer, F. 2010. Az anyagok mechanikája. 5.. Kiadás. McGraw Hill. 7–9.
2. Fitzgerald, 1996. Anyagok mechanikája. Alfa Omega. 21-23.
3. Giancoli, D. 2006. Fizika: alapelvek alkalmazásokkal. 6 ^th Ed. Prentice Hall. 238-242.
4. Hibbeler, RC 2006. Anyagok mechanikája. 6.. Kiadás. Pearson oktatás. 22-25
5. Valera Negrete, J. 2005. Megjegyzések az általános fizikáról. UNAM. 87-98.
6. Wikipedia. Nyírófeszültség. Helyreállítva: en.wikipedia.org.