Was ist eine Scherebene?

Eine Scherebene ist die Ebene, in der Scherbeanspruchung auftritt. Wie normale Spannung ist die Scherbeanspruchung ein Maß für die Kraft pro Flächeneinheit. An einem bestimmten Zeitpunkt einer Struktur gibt es viele mögliche Ebenen, die definiert werden können, um die Stress zu messen. Dementsprechend ist die Scherebene, welcher Ebene auch immer der fragliche Bereich enthält. Die Scherebene ist nützlich für Ingenieure, die die inneren Spannungen in Strukturen analysieren.

Spannung hat die gleichen Einheiten wie Druck: Kraft pro Fläche. Normale Spannung ergibt sich, wenn eine Komponente in Spannung oder Komprimierung eingesetzt wird. Wenn eine Metallstange vertikal gedehnt wird, widersetzt sich eine innere Spannung dazu, einer weiteren Deformation zu widerstehen. Diese Spannung erfolgt in horizontalen Querschnitten der Stange. Die Spannung soll normal sein, da sie auf einen rechten Winkel oder normal zu den horizontalen Spannungsebenen gerichtet ist.

Scherspannung ähnelt der normalen Spannung, da sie die gleichen Einheiten aufweist. Die Spannungsrichtung ist jedoch eine parallele zu seiner Spannungsebene. Diese Artvon Stress könnte sich ergeben, wenn unterschiedliche Kräfte auf denselben Metallbalken angewendet würden; Wenn jemand den Boden der Bar stationär hielt, während er versuchte, die Oberseite der Bar nach rechts zu bewegen. Die daraus resultierende innere Spannung wird als Scherspannung bezeichnet, da Teile der Stange versuchen zu gleiten oder zu scheren, aneinander vorbei.

Unter diesen Belastungsbedingungen wären die Spannungen auf einer horizontalen Ebene in der Mitte des Stabs die horizontal gerichtete Scherspannungen. Der Boden der Stange würde versuchen, nach links zu gehen; Es würde links in einer horizontalen Scherebene ausgesetzt werden. Die Oberseite der Bar würde versuchen, nach rechts zu gehen; Es würde die richtigen Kräfte in derselben Scherebene aussetzen.

Analyse der Scherebene ist wichtig, um das mechanische Versagen einer Struktur zu verhindern. Jedes Material hat eine Grenze dafür, wie viel Spannung es dauern kann. Diese Grenze ist ein Eigenschafty des Materials selbst und nicht die Form des Objekts. Zum Beispiel könnten zwei Gummibänder in verschiedenen Größen hergestellt werden, jedoch aus demselben Material. Der größere kann vor dem Brechen mehr Kraft standhalten, aber nur, weil es mehr Querschnittsfläche hat, um die Kraft zu verteilen; Das interne Stress ist bei einem Versagen bei beiden Größen gleich.

Ebenso können Komponenten aufgrund von zu viel Scherbeanspruchung brechen. Wenn eine Komponente durch Scherbeanspruchung ausfällt, rutschen Teile davon buchstäblich aneinander vorbei. Alte Metallschrauben beispielsweise scheitern häufig auf diese Weise. Die Grenze zur Scherspannung ist wie bei normaler Spannung eine materielle Eigenschaft.