Hva er en skjærbelastning?
En skjærbelastning er en kraft som forårsaker skjærspenning når den påføres et konstruksjonselement. Skjærspenning, som er en kraft per arealenhet, oppstår i planet vinkelrett på normal spenning; det opprettes når to plan med samme objekt prøver å gli forbi hverandre. Ingeniører må beregne skjærbelastningen på konstruksjoner for å sikre at de ikke opplever mekanisk svikt. For høy skjærbelastning kan føre til at materialer gir etter eller deformeres permanent.
Normale spenninger oppstår når et materiale settes i spenning eller komprimering. I dette tilfellet er begge påførte krefter langs den samme aksen. Hvis kreftene påføres langs forskjellige akser, vil det være skjærspenninger i tillegg til normale spenninger. Et kvadratisk element av materialet vil oppleve krefter som har en tendens til å skje det til et parallellogram. Den gjennomsnittlige skjærspenningen i et materiale er lik skjærbelastningen dividert med det aktuelle tverrsnittsarealet.
Mens skjærspenning er kraft per arealenhet, refererer skjærbelastningen generelt bare til selve kraften. Derfor er de passende enhetene enhetskraften, oftest Newton eller kilo-styrke. Når en skjærbelastning påføres et begrenset materiale, er en reaksjonskraft ansvarlig for å holde materialet stasjonært. Denne reaksjonskraften utgjør den "andre" kraften som påføres; kombinert med en reaksjonskraft, kan en enkelt kraft føre til skjærspenninger.
Skjærbelastningen er viktig for å beregne spenningene i en bjelke. Euler-Bernoulli-bjelkeligningen relaterer skjærbelastningen til bøyebevegelsen gjennom en bjelke. Et bøyemoment er det vridningsmomentet enn det som får en bjelke til å bøyes. Den maksimalt tillatte skjærbelastningen på en bjelke er relatert til både materiale og geometri til bjelken - tykkere bjelker laget av sterkere materialer kan tåle høyere skjærbelastning.
Når krefter får indre belastninger til å bli for høye, vil et materiale gi etter. Ytring endrer permanent den avslappede formen og størrelsen på et materiale, slik det oppstår når materialet er fritt for ytre krefter. En binders kan enkelt bringes til avkastningspunktet for hånd. Utbytte forvrenger ikke bare geometrien til et materiale, men det kan gjøre materialer mer utsatt for brudd. Å håndtere denne risikoen er av avgjørende betydning for sivil- og maskiningeniører.
Å bestemme hvilke materialer som er sterkest, eller som har høyest avkastningspoeng, er lettere å gjøre gjennom eksperiment enn gjennom teoretisk analyse. Det er allment kjent at stål tåler mer indre belastninger enn aluminium. Forklaringen på hvorfor dette er tilfellet er gjenstand for flere konkurrerende teorier. Noen av disse teoriene legger vekt på skjærspenning som grunnleggende for å forklare når materialer vil gi etter.