Hvad er en forskydningsbelastning?
En forskydningsbelastning er en kraft, der forårsager forskydningsspænding, når den påføres et konstruktionselement. Forskydningsspænding, som er en kraft pr. Enhedsareal, forekommer i planet vinkelret på normal spænding; det oprettes, når to planer af det samme objekt prøver at glide forbi hinanden. Ingeniører er nødt til at beregne forskydningsbelastningen på konstruktioner for at sikre, at de ikke oplever mekanisk svigt. For høj forskydningsbelastning kan få materialer til at give efter eller deformeres permanent.
Normale spændinger opstår, når et materiale sættes i spænding eller komprimering. I dette tilfælde er begge påførte kræfter langs den samme akse. Hvis kræfterne påføres langs forskellige akser, vil der være forskydningsspændinger ud over eventuelle normale spændinger. Et kvadratisk element af materialet vil opleve kræfter, der har en tendens til at skjule det ind i et parallelogram. Den gennemsnitlige forskydningsspænding i et materiale er lig med forskydningsbelastningen divideret med det pågældende tværsnitsareal.
Mens forskydningsspænding er kraft pr. Enhedsareal, henviser forskydningsbelastningen generelt kun til selve kraften. Derfor er de passende enheder enhedsstyrken, oftest Newtons eller pounds-force. Når en forskydningsbelastning påføres et begrænset materiale, er en reaktionskraft ansvarlig for at holde materialet stille. Denne reaktionskraft udgør den "anden" kraft, der anvendes; kombineret med en reaktionskraft kan en enkelt kraft give anledning til forskydningsspændinger.
Forskydningsbelastningen er vigtig ved beregning af spændingerne inden i en bjælke. Euler-Bernoulli-bjælkeligningen relaterer forskydningsbelastningen til bøjningsbevægelsen gennem en bjælke. Et bøjningsmoment er det drejningsmoment, end det får en bjælke til at bøje. Den maksimalt tilladte forskydningsbelastning på en bjælke er relateret til både materiale og geometri af bjælken - tykkere bjælker lavet af stærkere materialer kan udholde højere forskydningsbelastninger.
Når kræfter får interne spændinger til at blive for høje, vil et materiale give efter. Udbytte ændrer permanent den afslappede form og størrelse på et materiale, som forekommer, når materialet er fri for eksterne kræfter. En papirclips kan let bringes til udbyttepunktet manuelt. Udbytte forvrænger ikke kun et materiales geometri, men det kan gøre materialer mere modtagelige for brud. Håndtering af denne risiko er af afgørende betydning for civile og mekaniske ingeniører.
Det er lettere at beslutte, hvilke materialer der er stærkest eller har de højeste udbyttepunkter, gennem eksperiment end gennem teoretisk analyse. Det er almindelig viden om, at stål kan tolerere mere indre spændinger end aluminium kan. Forklaringen på, hvorfor dette er tilfældet, er genstand for flere konkurrerende teorier. Nogle af disse teorier understreger forskydningsspænding som grundlæggende for at forklare, hvornår materialer vil give efter.