
【化】 shear force; shearing force
剪力(Shear Force)是结构力学中描述构件截面两侧因外力作用产生相对错动趋势的内力现象。在工程领域,其英文术语为"Shear Force"或"Transverse Force",指垂直于构件轴线方向的作用力。根据《结构力学基础》(高等教育出版社)定义,剪力计算公式可表示为: $$ V = frac{dM}{dx} $$ 其中$V$为剪力值,$M$为弯矩,$x$为沿构件轴线的位置坐标。
在建筑设计中,剪力集中区域需通过抗剪钢筋加固,例如钢筋混凝土梁的腹板部位。美国混凝土协会(ACI 318-19规范)指出,混凝土构件的极限抗剪强度计算需综合考虑材料强度与截面几何参数。实际工程中,剪力分布可通过剪力图可视化,辅助工程师判断结构薄弱点。
该力学概念在机械制造领域同样关键,如航空航天器铆接部位的剪力计算直接影响连接件可靠性。《机械设计手册》(机械工业出版社)强调,螺栓组承受横向载荷时需校核每个螺栓的剪切应力是否低于许用值。
剪力是工程力学中的一个重要概念,指物体在受到横向外力作用时,其内部产生的抵抗剪切变形的内力。以下是详细解释:
剪力(Shear Force)是结构构件(如梁、柱)截面上平行于截面的内力分量。当外力使物体两部分沿接触面发生相对滑动趋势时,剪力表现为阻止这种滑动的内部相互作用力。例如,剪刀剪纸时,纸的纤维因剪力被切断;桥梁横梁在车辆荷载下也会产生剪力。
剪力的计算通常采用截面法:
内力类型 | 作用方向 | 典型破坏形式 |
---|---|---|
剪力 | 平行于截面 | 剪切断裂 |
轴力 | 垂直于截面 | 拉伸/压缩破坏 |
弯矩 | 引起截面转动 | 弯曲开裂 |
剪力过大会导致脆性破坏(无明显变形预兆),因此在结构设计中需严格控制。例如《混凝土结构设计规范》规定,梁的剪力设计值需满足$V leq 0.25beta_c f_c b h_0$,其中$beta_c$为混凝土强度影响系数,$f_c$为抗压强度,$b$和$h_0$为截面尺寸。
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