これは、表面に平行で反対方向に2つの力を加えることから生じるせん断応力として知られています。このようにして、オブジェクトを2つの部分に分割し、セクションを相互にスライドさせることができます。
直接剪断力は、はさみ、ギロチンまたは剪断機によって加えられる布、紙または金属に毎日加えられます。また、ボルトやねじ、ダボ、ビーム、ウェッジ、溶接などの構造物にも表示されます。
図1.はさみを使って剪断力をかけます。出典：Pixabay
必ずしも切断または切断することを意図しているわけではないことを明確にする必要がありますが、せん断応力は適用されたオブジェクトを変形させる傾向があります。したがって、剪断応力を受けた梁は、自重で垂れ下がる傾向があります。次の例は、ポイントを明確にします。
図2は、上記を説明する簡単なスキームを示しています。2つの力が反対方向に作用するオブジェクトです。架空の切断面（描画されていない）があり、力が平面の両側に1つずつ作用して、バーを2つに切断します。
はさみの場合：各ブレードまたはエッジが、切断するオブジェクトの断面（円形）に力を加え、図1の紐のように2つの部分に分離します。
図2.示されている2つの力は、バーを2つに分離しようとする力を及ぼします。出典：Adre-es
せん断応力は変形を引き起こす可能性があります
閉じた本の表紙の上に手を滑らせて、切断力を試すことができます。もう一方の蓋はテーブルに固定したままにする必要があります。これは、空いている手を動かないように支えて行うことができます。次の図に示すように、本はこのアクションで少し変形します。
図3.本に剪断応力を加えると変形します。ソース：クリシュナヴェダーラ
この状況を注意深く分析すると、すでに述べた2つの力がわかりますが、今回は水平に適用されます（フクシア）。1つは片方の手の形で、もう1つは固定された本の反対側のテーブルの表面によって適用されます。
本は回転しませんが、これらの力は正味トルクまたはモーメントを引き起こす可能性があります。これを回避するために、他の2つの垂直方向の力（ターコイズ）があります。もう一方の手で加えられたものとテーブルによって加えられた通常のものは正味のモーメントが反対方向に作用し、回転運動を妨げます。
せん断応力はどのように計算されますか？
循環する血液が血管の内側に接線力を継続的に及ぼし、壁に小さな変形を引き起こすため、せん断応力は人体の内部にも現れます。
構造が失敗する可能性を判断するには、考慮事項が重要です。せん断力では、力だけでなく、力が作用する領域も考慮されます。
これは、同じ材料でできているが厚さが異なる同じ長さの2本の円柱状の棒を取り、壊れるまで応力を増加させることですぐに理解できます。
1つのバーが他のバーよりも細いため、必要な力は明らかに異なります。ただし、作業は同じです。
せん断応力はギリシャ文字τ（タウ）で示され、加えられた力Fの大きさとそれが作用する表面の面積Aの間の商として計算されます。
このように計算された力は、問題の表面に平均的な力を生み出すものです。力は表面上の単一の点に作用するのではなく、そのすべてに分布し、均一ではないためです。ただし、分布は特定の点に作用する合力によって表すことができます。
せん断応力の寸法は表面の力です。国際システムの単位では、パスカルと呼ばれPaと略される単位であるニュートン/平方メートルに対応します。
圧力の単位は同じであるため、ポンド力/ ft 2およびポンド力/インチ2の英国単位も適切です。
せん断応力と変形
多くの状況で、せん断応力の大きさは、前の本の例のように、オブジェクトで発生したひずみに比例します。これは、手を離すとすぐに元の寸法に戻ります。その場合：
この場合の比例定数は、せん断弾性率、剛性率、またはせん断弾性率（G）です。
τ= G.γ
γ=ΔL / L oの場合、ΔLは最終長さと初期長の差です。与えられた方程式を組み合わせることにより、応力によって引き起こされるひずみの式を見つけることができます。
定数Gの値は表にあり、ひずみは無次元であるため、その単位は応力の単位と同じです。ほとんどの場合、Gの値は、弾性率であるEの値の半分または3分の1です。
実際、それらは次の式によって関連付けられています。
ここで、νはポアソン係数であり、値が0〜betweenの材料の別の弾性定数です。これが、GがE / 3とE / 2の間にある理由です。
解決された演習
-演習1
2つの鉄板を接合するには、最大3200 Nのせん断力に耐える必要がある鋼製ねじを使用します。安全率が6.0の場合、ねじの最小直径はいくつですか？この材料は170 x 10 6 N / m 2まで耐性があることが知られています。
解決
ねじが受けるせん断応力は、下図に示す力に由来します。安全率は無次元量であり、最大許容応力に関連しています。
せん断応力= F / A =最大許容応力/安全係数
したがって、面積は次のとおりです。
A = F x安全率/せん断応力= 3200 x 6/170 x 10 6 = 0.000113 m 2
スクリューの領域はπDで与えられる2 /4したがって、直径です。
D 2 = 4 x A /π= 0.000144 m 2
図4.ねじのせん断応力。出典：自作。
D = 0.012 m = 12 mm。
-演習2
木製のダボまたはダボを使用して、3インチの軸に対して、応力T 1およびT 2でプーリーが回転しないようにします。ピンの寸法を図に示します。示されている力がプーリーに作用する場合、ブロックのせん断応力の大きさを求めます。
図5.例2のフリーボディ図。出典：独自の詳細。
解決
したがって、d = 1.5インチの場合：
この力により、大きさのせん断応力が発生します。
参考文献
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