전단 하중이란?

전단 하중은 구조 요소에 적용될 때 전단 응력을 유발하는 힘입니다. 단위 면적당 힘인 전단 응력은 수직 응력에 수직 인 평면에서 발생합니다. 동일한 객체의 두 평면이 서로지나 가려고 할 때 생성됩니다. 엔지니어는 기계 고장이 발생하지 않도록 구조물의 전단 하중을 계산해야합니다. 전단 하중이 너무 높으면 재료가 생성되거나 영구적으로 변형 될 수 있습니다.

재료가 인장 또는 압축 될 때 정상적인 응력이 발생합니다. 이 경우, 적용된 힘은 모두 같은 축을 따라 있습니다. 힘이 다른 축을 따라 가해지면 일반 응력 외에 전단 응력이 발생합니다. 재료의 사각형 요소는 평행 사변형으로 기울어지게하는 힘을 경험하게됩니다. 재료의 평균 전단 응력은 전단 하중을 해당 단면적으로 나눈 것과 같습니다.

전단 응력은 단위 면적당 힘이지만 전단 하중은 일반적으로 힘 자체만을 나타냅니다. 따라서 적절한 단위는 단위 힘, 가장 일반적으로 뉴턴 또는 파운드 힘입니다. 구속 된 재료에 전단 하중이 가해지면 반응력이 재료를 고정 상태로 유지합니다. 이 반력은 적용된 "제 2"힘을 구성합니다. 반력과 결합 될 때, 단일 힘이 전단 응력을 야기 할 수 있습니다.

전단 하중은 빔 내 응력을 계산하는 데 중요합니다. 오일러-베르누이 (Euler-Bernoulli) 빔 방정식은 전단 하중을 빔 전체의 굽힘 이동과 관련시킵니다. 굽힘 모멘트는 빔이 변형되는 것보다 비틀림 토크입니다. 빔에 허용되는 최대 전단 하중은 빔의 재질 및 형상과 관련이 있습니다. 더 강한 재질로 만들어진 두꺼운 빔은 더 높은 전단 하중을 견딜 수 있습니다.

힘으로 인해 내부 응력이 너무 높아지면 재료가 생성됩니다. 항복은 재료에 외력이 없을 때 발생하는 것처럼 재료의 편안한 모양과 크기를 영구적으로 변경합니다. 클립을 손으로 쉽게 수율로 가져올 수 있습니다. 항복은 재료의 지오메트리를 왜곡시킬뿐만 아니라 재료가 더 쉽게 부서지기 쉽습니다. 이 위험 관리는 토목 및 기계 엔지니어에게 매우 중요합니다.

이론적 분석보다 실험을 통해 가장 강한 재료 또는 가장 높은 항복점을 갖는 재료를 결정하는 것이 더 쉽습니다. 예를 들어, 강철이 알루미늄보다 더 많은 내부 응력을 견딜 수 있다는 것은 일반적인 지식입니다. 왜 그런지에 대한 설명은 여러 경쟁 이론의 주제입니다. 이러한 이론 중 일부는 전단 응력이 재료가 언제 생산되는지 설명하는 기본 요소로 강조합니다.