せん断面とは

せん断平面は、せん断応力が発生する平面です。 垂直応力と同様に、せん断応力は単位面積あたりの力の尺度です。 構造内の任意のポイントには、応力を測定するために定義できる多くの平面があります。 したがって、問題の領域を含む平面がせん断平面です。 せん断面は、構造物の内部応力を分析するエンジニアにとって便利です。

応力は、圧力と同じ単位：面積あたりの力です。 コンポーネントが引張または圧縮されると、通常の応力が発生します。 金属棒が垂直に引き伸ばされると、内部応力はそれ以上の変形に抵抗する傾向があります。 この応力は、バーの水平断面で発生します。 応力は、水平応力平面に対して直角または垂直に向けられているため、正常と言われます。

せん断応力は、同じ単位を持つという点で通常の応力に似ています。 ただし、応力の方向はその応力平面に平行です。 同じ金属棒に異なる力のセットが適用された場合、この種のストレスが生じる可能性があります。 つまり、誰かがバーの上部を右に動かそうとして、バーの下部を固定した場合です。 結果として生じる内部応力はせん断応力と呼ばれます。これは、バーの部分が互いにスライドしようとする、またはせん断しようとするためです。

これらの荷重条件下では、バーの中心に位置する水平面上の応力は、水平方向のせん断応力になります。 バーの下部は左に移動しようとしています。 水平せん断面で左向きの力を受けるでしょう。 バーの上部は右に移動しようとしています。 同じせん断平面に右向きの力がかかります。

せん断面の解析は、構造の機械的破損を防ぐために重要です。 すべての素材には、耐えられるストレスの量に制限があります。 この制限は、オブジェクトの形状ではなく、マテリアル自体のプロパティです。 たとえば、2つのゴム製バンドを同じサイズの異なるサイズで作成できます。 大きなものは、破壊する前により大きな力に耐えることができますが、それは、力を分散するための断面積が大きいためです。 内部応力は、両方のサイズで故障時に同じになります。

同様に、せん断応力が大きすぎるため、コンポーネントが破損する可能性があります。 コンポーネントがせん断応力により破損した場合、その一部は文字通り互いにスライドします。 たとえば、古い金属製ボルトは一般的にこのように破損します。 垂直応力と同様に、せん断応力の制限は材料特性です。