Co je to smykové zatížení?

Smykové zatížení je síla, která při působení na konstrukční prvek způsobuje smykové napětí. Smykové napětí, což je síla na jednotku plochy, nastává v rovině kolmé na normální napětí; vytvoří se, když se dvě roviny stejného objektu snaží proklouznout kolem sebe. Inženýři musí vypočítat smykové zatížení na konstrukcích, aby se ujistili, že se u nich nevyskytují mechanické poruchy. Příliš vysoké smykové zatížení může způsobit, že se materiály poddají nebo trvale deformují.

Normální napětí nastává, když je materiál uveden do napětí nebo stlačení. V tomto případě jsou obě aplikované síly podél stejné osy. Pokud jsou síly aplikovány podél různých os, budou kromě normálních napětí také smyková napětí. Čtvercový prvek materiálu zažije síly, které ho mají sklon k rovnoběžníku. Průměrné smykové napětí v materiálu se rovná smykovému zatížení děleno příslušnou průřezovou oblastí.

Zatímco smykové napětí je síla na jednotku plochy, smykové zatížení se obecně týká pouze síly samotné. Proto jsou vhodnými jednotkami jednotková síla, nejčastěji Newtonova nebo libra-síla. Když je na omezený materiál aplikováno smykové zatížení, je za udržování materiálu v klidu odpovědná reakční síla. Tato reakční síla představuje „druhou“ aplikovanou sílu; v kombinaci s reakční silou může jediná síla vyvolat smyková napětí.

Smykové zatížení je důležité při výpočtu napětí uvnitř paprsku. Euler-Bernoulliho rovnice svazku spojuje smykové zatížení s ohybovým pohybem skrz paprsek. Ohybovým momentem je točivý moment, než způsobuje vychýlení paprsku. Maximální přípustné smykové zatížení paprsku souvisí s materiálem i geometrií paprsku - silnější paprsky vyrobené ze silnějších materiálů mohou snášet vyšší smyková zatížení.

Když síly způsobí, že vnitřní napětí bude příliš vysoké, materiál se poddá. Výnos trvale mění uvolněný tvar a velikost materiálu, ke kterému dochází, když je materiál bez vnějších sil. Sponku lze snadno přivést k bodu výtěžnosti ručně. Výnos nejen zkresluje geometrii materiálu, ale může také učinit materiály náchylnější k lomu. Řízení tohoto rizika má zásadní význam pro stavební a strojní inženýry.

Rozhodování o tom, které materiály jsou nejsilnější nebo mají nejvyšší body, je snazší provést experimentem než pomocí teoretické analýzy. Například je všeobecně známo, že ocel snáší více vnitřních pnutí než hliník. Vysvětlení, proč tomu tak je, je předmětem několika konkurenčních teorií. Některé z těchto teorií zdůrazňují smykové napětí jako zásadní pro vysvětlení, kdy materiály vyprodukují.