
【化】 failure by shear
【計】 cut
【化】 shear; shear cut; shear(ing); sheared
destroy; spoil; ruin; demolish; wreck; sabotage; destruction; subversion
torpedo; wreckage
【計】 blow-up
【醫】 destruction
【經】 baffled; breach of confidence
剪切破壞(Shear Failure)是材料力學和工程學中的核心概念,指材料或結構在平行于作用力方向的平面上發生斷裂或失效的現象。其本質是材料内部的剪切應力超過了自身的抗剪強度,導緻沿剪切面發生滑移或分離。以下是詳細解釋:
剪切應力主導
當外力使材料相鄰截面産生平行錯動趨勢時(如剪刀剪紙、螺栓受剪),材料内部産生抵抗相對滑移的應力,即剪切應力。若該應力超過材料的抗剪極限,則發生剪切破壞。
典型破壞形态
斷裂面通常與外力方向平行或呈45°夾角(在脆性材料中)。例如,鑄鐵受壓時沿45°斜面斷裂,是因該截面上剪切應力最大。
特征 | 剪切破壞 | 拉伸破壞 |
---|---|---|
受力方向 | 平行于破壞面 | 垂直于破壞面 |
斷裂面 | 平整光滑(如剪切唇) | 常呈頸縮或粗糙狀 |
能量吸收 | 較低(突發性失效) | 較高(伴隨塑性變形) |
典型材料 | 岩石、混凝土、鉚釘 | 低碳鋼、鋁合金 |
土木工程
地基土體受水平荷載(如地震)時易發生剪切破壞,導緻滑坡。設計需滿足 $tau leq dfrac{sigma tan phi + c}{text{安全系數}}$($tau$為剪應力,$sigma$為正應力,$phi$為内摩擦角,$c$為黏聚力)。
案例:香港寶城大廈滑坡(1972年)因填土抗剪強度不足引發。
機械連接件失效
螺栓、鉚釘在橫向力作用下可能被“剪斷”,需計算單剪或雙剪面的抗剪承載力:
$$ F_v = A_s cdot tau_u $$
其中 $A_s$ 為剪切面積,$tau_u$ 為材料極限剪應力。
中文定義
“剪切破壞是材料沿剪切面發生相對滑移而導緻的失效模式,常見于受剪構件或存在剪應力集中的區域。”
——《工程力學》(高等教育出版社)
英文定義
"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
中文術語 | 英文術語 | 說明 |
---|---|---|
剪切應力 | Shear Stress | 單位面積上的剪切力 |
抗剪強度 | Shear Strength | 材料抵抗剪切破壞的最大應力 |
剪切模量 | Shear Modulus (G) | 材料在剪切變形時的剛度度量 |
莫爾-庫侖準則 | Mohr-Coulomb Criterion | 岩土材料剪切破壞判據 |
(注:文獻來源基于經典教材及行業手冊,鍊接因平台限制未提供,可依據文獻名稱檢索原文。)
剪切破壞是指材料或結構在剪應力超過其抗剪強度時發生的破壞現象。以下是詳細解釋:
基本定義
當物體承受荷載時,若某截面上的剪應力超過材料的許用抗剪強度,材料會沿該截面發生斷裂或滑移,稱為剪切破壞。例如岩石、地基土體或建築基礎中均可能發生此類破壞。
發生條件與特征
與正應力的區别
剪切破壞的關鍵是剪應力超過材料的抗剪能力,而非與正應力的大小比較(如正應力可能同時存在,但不起主導作用)。
破壞類型
根據破壞範圍可分為:
工程意義
剪切破壞是地基承載力計算和結構設計的重要考量因素,需通過控制荷載或增強材料抗剪強度(如加固基礎、優化截面尺寸)來預防。
剪切破壞是材料力學性能失效的典型模式,需結合具體場景(如岩土、結構)分析其機理與防治措施。
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