
【化】 failure by shear
【计】 cut
【化】 shear; shear cut; shear(ing); sheared
destroy; spoil; ruin; demolish; wreck; sabotage; destruction; subversion
torpedo; wreckage
【计】 blow-up
【医】 destruction
【经】 baffled; breach of confidence
剪切破坏(Shear Failure)是材料力学和工程学中的核心概念,指材料或结构在平行于作用力方向的平面上发生断裂或失效的现象。其本质是材料内部的剪切应力超过了自身的抗剪强度,导致沿剪切面发生滑移或分离。以下是详细解释:
剪切应力主导
当外力使材料相邻截面产生平行错动趋势时(如剪刀剪纸、螺栓受剪),材料内部产生抵抗相对滑移的应力,即剪切应力。若该应力超过材料的抗剪极限,则发生剪切破坏。
典型破坏形态
断裂面通常与外力方向平行或呈45°夹角(在脆性材料中)。例如,铸铁受压时沿45°斜面断裂,是因该截面上剪切应力最大。
特征 | 剪切破坏 | 拉伸破坏 |
---|---|---|
受力方向 | 平行于破坏面 | 垂直于破坏面 |
断裂面 | 平整光滑(如剪切唇) | 常呈颈缩或粗糙状 |
能量吸收 | 较低(突发性失效) | 较高(伴随塑性变形) |
典型材料 | 岩石、混凝土、铆钉 | 低碳钢、铝合金 |
土木工程
地基土体受水平荷载(如地震)时易发生剪切破坏,导致滑坡。设计需满足 $tau leq dfrac{sigma tan phi + c}{text{安全系数}}$($tau$为剪应力,$sigma$为正应力,$phi$为内摩擦角,$c$为黏聚力)。
案例:香港宝城大厦滑坡(1972年)因填土抗剪强度不足引发。
机械连接件失效
螺栓、铆钉在横向力作用下可能被“剪断”,需计算单剪或双剪面的抗剪承载力:
$$ F_v = A_s cdot tau_u $$
其中 $A_s$ 为剪切面积,$tau_u$ 为材料极限剪应力。
中文定义
“剪切破坏是材料沿剪切面发生相对滑移而导致的失效模式,常见于受剪构件或存在剪应力集中的区域。”
——《工程力学》(高等教育出版社)
英文定义
"Shear failure occurs when the shear stress on a material exceeds its shear strength, resulting in slippage along a plane parallel to the applied force."
—— ASM Handbook, Vol. 19: Fatigue and Fracture
中文术语 | 英文术语 | 说明 |
---|---|---|
剪切应力 | Shear Stress | 单位面积上的剪切力 |
抗剪强度 | Shear Strength | 材料抵抗剪切破坏的最大应力 |
剪切模量 | Shear Modulus (G) | 材料在剪切变形时的刚度度量 |
莫尔-库仑准则 | Mohr-Coulomb Criterion | 岩土材料剪切破坏判据 |
(注:文献来源基于经典教材及行业手册,链接因平台限制未提供,可依据文献名称检索原文。)
剪切破坏是指材料或结构在剪应力超过其抗剪强度时发生的破坏现象。以下是详细解释:
基本定义
当物体承受荷载时,若某截面上的剪应力超过材料的许用抗剪强度,材料会沿该截面发生断裂或滑移,称为剪切破坏。例如岩石、地基土体或建筑基础中均可能发生此类破坏。
发生条件与特征
与正应力的区别
剪切破坏的关键是剪应力超过材料的抗剪能力,而非与正应力的大小比较(如正应力可能同时存在,但不起主导作用)。
破坏类型
根据破坏范围可分为:
工程意义
剪切破坏是地基承载力计算和结构设计的重要考量因素,需通过控制荷载或增强材料抗剪强度(如加固基础、优化截面尺寸)来预防。
剪切破坏是材料力学性能失效的典型模式,需结合具体场景(如岩土、结构)分析其机理与防治措施。
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