
【化】 shear(ing) stress
剪应力(Shear Stress)是材料力学中的核心概念,指物体内部因受到平行于截面的剪切力作用而产生的应力。其英文对应术语为"Shear Stress",国际通用符号为τ(tau)。该现象广泛存在于机械工程、土木建筑和材料科学领域,例如螺栓连接处的受力分析或梁结构抗剪设计。
从数学定义角度,剪应力计算公式可表示为: $$ τ = frac{F}{A} $$ 式中F为作用力(N),A为受力面积(m²),国际单位制中剪应力单位为帕斯卡(Pa)。该公式源自经典力学理论,在清华大学《材料力学》教材中有详细推导。
工程实践中,剪应力分析对结构安全至关重要。美国机械工程师协会(ASME)在《Boiler and Pressure Vessel Code》中明确规定,压力容器设计必须计算焊缝处的剪应力值。航空航天领域则通过ASTM E8标准测试材料剪切强度,确保飞行器铆接部位可靠性。
在材料破坏机理中,剪应力常导致两种失效模式:延性材料的剪切滑移和脆性材料的剪切断裂。哈尔滨工业大学《工程力学》实验教程指出,低碳钢试件在扭矩作用下出现的45°斜裂纹,正是最大剪应力作用方向的直观体现。
剪应力(Shear Stress)是材料力学中的基本概念,指物体内部因受到平行于截面的剪切力作用而产生的应力,用于描述材料抵抗剪切变形的能力。
物理意义
剪应力是单位面积上的切向内力,方向与作用面平行,通常用符号 $tau$ 表示。其基本公式为:
$$
tau = frac{F}{A}
$$
其中,$F$ 为剪切力,$A$ 为受力面积。
与正应力的区别
正应力垂直于截面(如拉伸或压缩),而剪应力平行于截面,两者共同构成材料内应力的两种基本形式。
若需具体案例或公式推导,可进一步提供方向以便深入说明。
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