跳转到内容

剪切强度

维基百科,自由的百科全书

剪切强度(Shear strength)是工程学名词,是一个描述物质对抗剪切力强度的专有名词,也就是物质在承受剪切力时会出现降伏或是结构失效英语structural failure时的剪切力强度。剪切力是二个彼此平行,方向相反的力,当用剪刀剪纸张时,纸张就是因为剪切力而剪开。

结构工程机械工程中,设计许多零件或是结构的尺寸时,需要考虑材料的剪切强度,例如浅基础英语Shallow foundation螺丝都是要考虑剪切强度的零件。若是钢筋混凝土梁,会用肋筋(Stirrups)来增强梁的剪切强度。

剪应力的计算方式如下

其中

是最大主应力及
是最小主应力

一般而言,:延性材料(例如铝)会因为剪切力而失效,而脆性材料(例如铸铁)会因为伸张力而失效,细节可参考极限抗拉强度

若要计算剪切强度,假设失效的力是F,已知抵抗施力的面积(例如承受剪力的螺栓截面),极限剪切强度()为:

比较

以下是各材料的抗拉强度、降伏强度及剪切强度的大略比较[1]

材料 和极限强度(UTS)的关系 和降伏强度(TYS)的关系
USS约为0.75*UTS SYS约为0.58*TYS英语von Mises yield criterion
球墨铸铁 USS约为0.9*UTS SYS约为0.75*TYS
展性铸铁英语Malleable Iron USS约为1.0*UTS
锻铁 USS约为0.83*UTS
铸铁 USS约为1.3*UTS
铝和铝合金 USS约为0.65*UTS SYS约为0.55*TYS

USS:极限剪切强度,UTS:极限抗拉强度,SYS:剪切降伏强度,TYS:抗拉降伏强度

材料 极限剪切强度(Ksi 极限剪切强度(MPa
玻璃纤维/epoxy (23℃)[2] 7.82 53.9

为了要从试样中得到剪切强度的值,有许多不同的测试标准,包括不同的材料种类及测试条件。美国量测剪切强度的ASTM标准有ASTM B831、D732、D4255、D5379及D7078。国际上的ISO测试标准有ISO 3597、12579及14130[3]

参考资料

  1. ^ 存档副本. [2016-10-19]. (原始内容存档于2017-05-01). 
  2. ^ Watson, DC. Mechanical Properties of E293/1581 Fiberglass-Epoxy Composite and of Several Adhesive Systems (PDF) (技术报告). Wright-Patterson Air Force, Ohio: Air Force Wright Aeronautical Laboratories: 16. May 1982 [24 October 2013]. (原始内容存档 (PDF)于2018-10-24). 
  3. ^ S. Grynko, "Material Properties Explained" (2012), ISBN 1-4700-7991-7, p. 38.

相关条目