
【化】 shear force; shearing force
剪力(Shear Force)是結構力學中描述構件截面兩側因外力作用産生相對錯動趨勢的内力現象。在工程領域,其英文術語為"Shear Force"或"Transverse Force",指垂直于構件軸線方向的作用力。根據《結構力學基礎》(高等教育出版社)定義,剪力計算公式可表示為: $$ V = frac{dM}{dx} $$ 其中$V$為剪力值,$M$為彎矩,$x$為沿構件軸線的位置坐标。
在建築設計中,剪力集中區域需通過抗剪鋼筋加固,例如鋼筋混凝土梁的腹闆部位。美國混凝土協會(ACI 318-19規範)指出,混凝土構件的極限抗剪強度計算需綜合考慮材料強度與截面幾何參數。實際工程中,剪力分布可通過剪力圖可視化,輔助工程師判斷結構薄弱點。
該力學概念在機械制造領域同樣關鍵,如航空航天器鉚接部位的剪力計算直接影響連接件可靠性。《機械設計手冊》(機械工業出版社)強調,螺栓組承受橫向載荷時需校核每個螺栓的剪切應力是否低于許用值。
剪力是工程力學中的一個重要概念,指物體在受到橫向外力作用時,其内部産生的抵抗剪切變形的内力。以下是詳細解釋:
剪力(Shear Force)是結構構件(如梁、柱)截面上平行于截面的内力分量。當外力使物體兩部分沿接觸面發生相對滑動趨勢時,剪力表現為阻止這種滑動的内部相互作用力。例如,剪刀剪紙時,紙的纖維因剪力被切斷;橋梁橫梁在車輛荷載下也會産生剪力。
剪力的計算通常采用截面法:
内力類型 | 作用方向 | 典型破壞形式 |
---|---|---|
剪力 | 平行于截面 | 剪切斷裂 |
軸力 | 垂直于截面 | 拉伸/壓縮破壞 |
彎矩 | 引起截面轉動 | 彎曲開裂 |
剪力過大會導緻脆性破壞(無明顯變形預兆),因此在結構設計中需嚴格控制。例如《混凝土結構設計規範》規定,梁的剪力設計值需滿足$V leq 0.25beta_c f_c b h_0$,其中$beta_c$為混凝土強度影響系數,$f_c$為抗壓強度,$b$和$h_0$為截面尺寸。
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