Ano ang Stress ng Shear? | Ang Lahat ng Mahahalagang Konsepto

  • Kapag ang lakas ay nagpapadala mula sa isang katawan patungo sa isa pa, ang mga puwersang kahilera sa ibabaw ay nararanasan ng katawan, ang ganoong uri ng mga puwersa ay gumagawa paggugupit stress.
  • Mahalagang malaman ang tungkol sa paggugupit ng stress na kumikilos sa materyal habang nagdidisenyo ng produkto. Ang pagkabigo ng paggugupit ay ang pinaka-karaniwang kabiguan na nangyayari dahil sa hindi naaangkop na pagsasaalang-alang ng mga puwersang paggugupit.

Kahulugan ng Stress ng Shear

  • Kapag ang inilapat na puwersa ay parallel / tangential sa ibabaw na lugar ng aplikasyon, kung gayon ang stress na ginawa ay kilala bilang shear stress.
  • Narito ang aplikasyon ng puwersa ay may kakayahang magamit sa ibabaw ng aplikasyon.
  •  Isang bahagi ng tensyon ng stress sa direksyon na parallel sa lugar ng aplikasyon.
  • Nangyayari rin ang pagkapagod ng paggugupit sa pag-load ng axial, baluktot, atbp.

Form ng Stress ng Shear Stress

 Stress ng Shear = Pilit na ipinataw na parallel sa lugar / Lugar ng cross-section

\ tau \ quad = \ frac {{F} _ {\ parallel}} {A}

Mga Yunit ng Stress ng Stress

Ang yunit ng paggugupit ng stress ay N / m2 o si Pa.

Sa mga industriya, ang yunit na ginamit upang masukat ang paggugupit ng stress ay N / mm2 o MPa (Mega Pascal)

Simbolo ng Stress ng Shear | Shear Stress tau

Ang simbolong ginamit upang kumatawan sa paggugulo ng stress ay τ (Tau). Kinakatawan din ito ni T.

Diagram ng Stress ng Shear Stress

Diagram ng Stress ng Shear Stress
Diagram ng Stress ng Shear Stress

Notar ng Stress Stress

  • Ang simbolo τ ay ginagamit upang kumatawan sa paggugulo ng stress.
  • Upang maipakita ang inilapat na puwersa at direksyon ng lugar ng aplikasyon, ginagamit ang mga subscripts na may simbolong τ bilang τij.
  • Kung saan kinakatawan ko ang direksyon ng pang-ibabaw na eroplano kung saan ito inilalapat (patayo sa ibabaw), at ang j ay kumakatawan sa direksyon ng inilapat na puwersa.
  • Kaya, τij= Pag-shear stress na kumikilos sa i-ibabaw sa j-direction.

          τji= Pag-shear stress na kumikilos sa j-ibabaw sa i-direksyon.

  • Maaari naming isulat ito bilang:

{\ tau} _ {ij} = \ frac {{F_j}} {{A_i}}

Direksyon ng Shear Stress

Sa 2 Dimensyon:

Ano ang Stress ng Shear? | Ang Lahat ng Mahahalagang Konsepto
Direksyon ng Shear Stress
  • Sa form na vector, ang paggugupit ng stress ay ang ratio ng isang parallel na sangkap ng puwersa na inilapat sa yunit na normal na vector ng lugar.

                  τ = F / TO

Sa 3 Dimensyon:

  • Sa pagbibigay ng pangalan ng xy, na nasa form ng subscript (Convention sa subscript), ang index x ay kumakatawan sa direksyon ng isang vector na patayo sa lugar ng aplikasyon, at ang y ay kumakatawan sa direksyon ng inilapat na puwersa.
  • Sa sumusunod na pigura, ito ay kinakatawan para sa lahat ng tatlong mga axes.
Mga Direksyon ng Shear Stress
Direksyon ng Shear Stress

Anumang sa pag-aalot ng stress ay maaaring kinatawan bilang sumusunod:           

{\ tau} _ {xy} = \ frac {{F_y}} {{A_x}}

Convention sa Pag-sign ng Stress ng Shear Stress

Kapag ang shear stress ay inilapat sa isang ibabaw sa kahabaan ng punong axis, ang katabing patapat na axis ay nakakaranas ng pantay na halaga ng paggugupit ng stress sa kabaligtaran na direksyon na kilala bilang komplimentaryong paggugupit ng stress tulad ng ipinakita sa pigura:

Komplimentaryong Stress ng Shear
Komplimentaryong Stress ng Shear
  • Ang pagkapagod ng paggugupit ay positibo kung ang lakas na paggugupit na inilapat kasama ang x-axis ay nasa tamang direksyon o pakanan.

Katulad nito, ang pagkapagod ng shear ay positibo kung ang lakas ng paggugupit na inilapat kasama ang y-axis ay nasa isang pataas na direksyon o ito ay pakaliwa.

  • Ang stress ng paggugupit ay negatibo kung ang puwersang paggugupit na inilapat kasama ang x-axis ay nasa kaliwang direksyon o sa pakaliwa.

Katulad nito, ang pagkapagod ng shear ay negatibo kung ang lakas ng paggupit na inilapat kasama ang y-axis ay nasa isang pababang direksyon o ito ay pakanan.

  • Ginagamit ang kalahating arrowheads upang kumatawan sa shear stress.
Convention sa Pag-sign ng Stress ng Shear Stress
Convention sa Pag-sign ng Stress ng Shear Stress

Pilit ng galaw

  • Kapag ang shear stress ay inilapat sa isang ibabaw, ang pagpapapangit ay ginawa sa materyal. Kaya, ang ratio ng pagpapapangit sa orihinal na haba patayo sa mga palakol ng miyembro ay kilala bilang paggugupit ng pilay. Ito ay sinasabihan ng γ.
  • Tinukoy din ito bilang ang tangent ng anggulo ng pilay ө.
  • Shear Strain = del l / h = tangent (Ө)
Pilit ng galaw
Pilit ng galaw

\ gamma = \ frac {\ tatsulok l} {h} = \ tan {\ theta}

Shear Stress at Shear Strain

  • Nabanggit na ang paggugupit ng paggugupit ay nakasalalay sa pagkapagod ng stress. Ang ugnayan ay ipinahayag bilang

\ tau = G * \ gamma

Modulus ng Tigas | Modulus ng Stress ng Shear | Shear Modulus ng Tigas

  • Ang proporsyonalidad na pare-pareho ng G ay kilala bilang Modulus of Rigidity o Shear Stress Modulus o Shear Modulus of Rigidity.
  • Kaya,

     Modulus ng Tigas = Stress ng Shear / Shear Strain

G = \ frac {\ tau} {\ gamma}

  • Sa karamihan ng mga metal, ang G ay tungkol sa 0.4 beses ng Modulus of Elasticity ng Young.

Para sa mga materyales na isotropic, ang Modulus of Rigidity at Modulus of Elasticity ay nauugnay sa bawat isa ayon sa

      Y = 2 * G * (1+ ʋ)

Kung saan, Y = Modulus ng Elasticity

             G = Modulus ng Tigas

             ʋ = Ratio ng Poisson

Lakas ng paggupit

  • Ang lakas ng paggugupit ay ang maximum na halaga ng paggugupit ng stress na maaaring labanan ang kabiguan dahil sa pagkapagod ng stress.
  • Ito ay isang makabuluhang parameter habang nagdidisenyo at gumagawa ng mga makina.
  • Halimbawa: Habang nagdidisenyo ng mga bolt at rivet, kinakailangan na malaman ang tungkol sa lakas ng paggugupit ng materyal.

Shear Stress kumpara sa Normal na Stress

 Stress ng paggugupitKaraniwang Stress
1.Ang puwersang inilapat ay kahanay sa ibabaw kung saan ito inilalapatAng puwersa na inilapat ay patayo sa ibabaw kung saan ito inilalapat.
2.Ang force vector at area vector ay patayo sa bawat isaAng force vector at area vector ay magkatulad sa bawat isa.

 Shear Stress mula sa Torque | Stress ng Gunting Dahil sa Pamamaluktot

  • Ang metalikang kuwintas ay isang paikot na anyo ng puwersa na gumagawa ng bagay na paikutin sa paligid ng isang axis. Kapag ang metalikang kuwintas na ito ay inilapat sa isang deformable na katawan, bumubuo ito ng paggugupit ng stress sa katawan na iyon, na ginagawang pag-ikot ng katawan sa paligid ng isang axis, na kilala bilang pamamaluktot.
  • Ang ganitong uri ng stress ay makabuluhan sa mga shaft. Ang mga stress o deformation na sapilitan sa baras dahil sa pamamaluktot na ito ay mga uri ng paggugupit na stress.
  • Ang pilay na paggalot na ginawa sa mga sumusunod na poste ng radius r ay kinakatawan bilang mga sumusunod:

γ = rdө / dz

Shear Stress dahil sa Torque
Shear Stress dahil sa Torque

Kaya, ang naggaganyak na stress na nagawa ay kinakatawan ng

\ tau = Gr \ frac {d \ theta} {dz}

Fluid ng Stress ng Shear

  • Ang pagkapagod ng shear na ginawa sa anumang materyal ay sanhi ng kamag-anak na paggalaw ng mga eroplano sa bawat isa.
  • Pagdating sa likido, ang paggugupit ng stress ay ginawa sa mga likido dahil sa kamag-anak na paggalaw ng mga layer ng likido sa bawat isa. Ito ay ang lapot na sanhi ng paggugulong ng stress sa likido.
  • Dahil sa pag-shear stress, ang likido ay hindi maaaring gaganapin sa isang lugar.
  • Sa gayon, ang paggugupit ng stress na ginawa sa likido ay katumbas ng  

\ tau = \ mu \ frac {\ bahagyang u} {\ bahagyang y}

Kung saan μ = Dynamic Viscosity

             u = bilis ng daloy

             y = Taas sa itaas ng hangganan

  • Ang equation na ito ay kilala rin bilang Newton's Law of Viscosity.

Rate ng paggugupit

  • Ang rate ng paggugupit ay ang rate kung saan ang isang layer ng likido ay dumadaan sa isa pang katabing layer ng likido; maaari itong malaman sa pamamagitan ng parehong paggamit ng geometry at bilis ng daloy.
  • Ang lapot ng likido higit sa lahat ay nakasalalay sa paggugupit rate ng likido.
  • Napakahalaga ng parameter na ito habang nagdidisenyo ng mga produktong likido tulad ng syrups, sunscreen cream, body lotion, atbp.

Stress ng Shear kumpara sa Shear Rate

  • Ang rate ng paggugupit ay tinukoy bilang ang rate ng pagbabago ng tulin ng mga layer ng likido sa bawat isa. Para sa lahat ng mga likido ng Newtonian, ang lapot ay nananatiling pare-pareho kapag mayroong isang pagbabago sa rate ng paggugupit, at ang pagkapagod ng paggugupit ay direktang proporsyonal sa rate ng paggugupit. 
  • Ang sumusunod ay isang graphic na representasyon ng paggugupit ng stress kumpara sa paggugupit para sa isang iba't ibang uri ng likido:
Stress ng Shear kumpara sa Shear Rate
Stress ng Shear kumpara sa Shear Rate para sa Newtonian Fluids

Paggupit ng Stress sa Beams

  • Kung ang isang cantilever beam ng diameter d ay napilipit sa libreng dulo nito, kung ang torsion ng magnitude T ay inilalapat sa kanyang libreng dulo, pagkatapos ay ang paggugupit ng stress na ginawa sa sinag.
  • Ang stress ng paggugupit na ito ay kinakatawan tulad ng mga sumusunod  

\ tau = \ frac {16 \ beses T} {\ pi \ beses {d} ^ {3}}

Paggupit ng Stress sa Beams
Paggupit ng Stress sa Beams

Shear Stress dahil sa Baluktot

  • Para sa isang mainam na kaso, ang paggugupit ng stress ay hindi nagagawa dahil sa baluktot, ngunit sa totoong kondisyon, ang paggugulong ng stress ay nangyayari sa mga kondisyon ng baluktot.
  • Ang isang magkakaibang sandali ng baluktot kasama ang haba ng sinag ay nagiging sanhi ng paggalaw ng isang eroplano sa isa pa dahil ang paggugupit ng stress ay nakuha sa mga beam.

Shear Stress sa Bolts

  • Pangunahing ginagamit ang mga bolt upang ayusin ang dalawang magkakaibang mga katawan ng pagpupulong tulad ng mga kasukasuan, dalawang magkakaibang mga sheet ng metal, dalawang magkakaibang tubo ng isang pagpupulong atbp.
  • Ang bolt ay nakakaranas ng shear load o shear force dahil sa pagkakaroon ng dalawang magkakaibang pag-load na kumikilos sa iba't ibang direksyon na ito sanhi ng isang eroplano ng bolt upang madulas sa isa pang eroplano ng bolt.
  • ; Ito ay sanhi ng pagkabigo ng paggupit sa mga kasukasuan tulad ng cotter joint, knuckle joint, at iba pa.
  • Ang pagkapagod ng double shear ay kinakalkula sa mga bolt.
Shear Stress sa Bolts
Shear Stress sa Bolts

Shear Stress Steel

  • Ang bakal ay isa sa mga naaangkop na metal sa lahat ng uri ng industriya. Mula sa mga konstruksyon hanggang sa mga makina, ang bakal ay ginagamit saanman. Samakatuwid ang maximum na halaga ng paggugupit ng diin ng bakal ay isang makabuluhang parameter habang nagdidisenyo.
  • Natutukoy ito gamit ang panghuli makunat na lakas ng bakal. Ginagamit ang kadahilanan ng Von Misses upang matukoy ang maximum stress ng paggugupit. Nakasaad dito na ang maximum stress ng paggugupit ay 0.577 beses ng panghuli ng lakas na makunat.
  • Sa maraming mga kaso, ito ay isinasaalang-alang bilang 0.5 beses ng panghuli makunat lakas ng bakal. 

Mga Problema sa Stress ng Shear

Mga Paksang Tanong

Ano ang Stress ng Shear?

  Ans .: Kapag ang inilapat na puwersa ay kahanay sa ibabaw / lugar ng aplikasyon, pagkatapos ang stress na ginawa ay kilala bilang shear stress. Ang stress ng shear ay isang bahagi ng tensyon ng stress sa direksyon na kahanay sa lugar ng aplikasyon.

Ano ang komplimentaryong pag-gunting ng stress?

Ans .: Kapag ang paggugupit ng stress ay inilapat sa isang ibabaw sa kahabaan ng punong axis ang karanasan ng katabi na patas na axis ay nakakaranas ng pantay na halaga ng paggugupit ng stress sa kabaligtaran na direksyon na kilala bilang komplimentaryong paggugupit ng stress

Ano ang mga sign Convention para sa shear stress? | Paano magpasya mag-sign ng shear stress?

Ans .: positibo ang pagkapagod ng paggugupit kung ang puwersang paggugupit na inilapat kasama ang x-axis ay nasa tamang direksyon o pakanan.

Katulad nito, ang pagkapagod ng shear ay positibo kung ang lakas ng paggugupit na inilapat kasama ang y-axis ay nasa isang pataas na direksyon o ito ay pakaliwa.

Ang stress ng paggugupit ay negatibo kung ang puwersang paggugupit na inilapat kasama ang x-axis ay nasa kaliwang direksyon o sa pakaliwa.

Katulad nito, ang pagkapagod ng shear ay negatibo kung ang lakas ng paggupit na inilapat kasama ang y-axis ay nasa isang pababang direksyon o ito ay pakanan.

Ano ang palatandaan ng shear stress?

Ang simbolo τ ay ginagamit upang kumatawan sa paggugulo ng stress. Upang tukuyin ang mga direksyon ng inilapat na puwersa at direksyon ng lugar ng aplikasyon, ginagamit ang mga subscripts na may simbolong τ bilang τij.

Ano ang mga halimbawa ng paggugupit?

Kapag ang isang piraso ng papel ay pinutol ng gunting.

Isang bolt at nut na mahigpit na naayos sa mga plato.

Kuskusin ang palad sa bawat isa

Ang anumang alitan ay humahantong sa paggawa ng paggugupit.

Ano ang isang halimbawa ng paggugupit ng diin?

Pagpipinta ng mga dingding gamit ang kulay.

Ngumunguya ng pagkain sa ilalim ng ngipin.

Sa mga cotter at knuckle joint, ang cotter at knuckle ay nakakaranas ng shear stress.

Paano mo malulutas ang shear stress?

Stress ng Shear = Pilit na ipinataw na parallel sa lugar / Lugar ng cross Seksyon

\ tau \ quad = \ frac {{F} _ {\ parallel}} {A}

Ano ang sanhi ng pagkapagod ng stress?

Kapag ang lakas ay nagpapadala mula sa isang katawan patungo sa isa pa, ang mga puwersang kahilera sa ibabaw ay nararanasan ng katawan, ang gayong uri ng mga puwersa ay gumagawa ng pagkapagod ng stress.

Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng shear stress at shear force?

Ang lakas na paggugupit ay ang puwersang inilapat na parallel o tangential sa ibabaw ng eroplano, samantalang ang shear stress ay ang shear force na naranasan ng ibabaw ng eroplano bawat yunit ng yunit.

Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng shear stress at shear rate?

Kapag ang inilapat na puwersa ay kahanay sa ibabaw na lugar ng aplikasyon, kung gayon ang stress na ginawa ay kilala bilang shear stress samantalang ang shear rate ay ang rate kung saan ang isang layer ng likido ay dumadaan sa isa pang katabing layer ng likido.   

Ano ang isang positibong puwersa ng paggugupit?

Positive ang stress ng paggugupit kung ang lakas na paggugupit na inilapat kasama ang x-axis ay nasa tamang direksyon o pakanan. Katulad nito, ang pagkapagod ng shear ay positibo kung ang lakas ng paggugupit na inilapat kasama ang y-axis ay nasa isang pataas na direksyon o ito ay pakaliwa.

Positive Stress ng paggugupit
Positive at Negative Shear Stress

Ano ang average na shear stress?

Ang aktwal na pagkapagod ng paggugupit ay hindi kailanman pare-pareho; naiiba ito para sa iba't ibang lugar ng cross-sectional na yunit. Kaya, upang makalkula ang pag-shear stress na ito, ang itinuturing na shear stress ay ang average na shear stress.

Ang average na pagkapagod ng paggugupit ay laging mas mababa kaysa sa maximum na paggugupit ng stress para sa naibigay na lugar ng cross-section.

Ano ang Shear Strain?

Kapag ang shear stress ay inilapat sa isang ibabaw, ang pagpapapangit ay ginawa sa materyal. Kaya, ang ratio ng pagpapapangit sa orihinal na haba patayo sa mga palakol ng kasapi ay kilala bilang shear strain. Ito ay sinasabihan ng γ.

Pilit ng galaw
Pilit ng galaw

\ gamma = \ frac {\ tatsulok l} {h} = \ tan {\ theta}

Ang paggugupit ba ng galaw sa radian?

Hindi. Ang paggapas ng gupit ay ang biglang halaga ng del l at h, na isang dami ng walang unit.

Mga Layunin na Katanungan:

Ang isang bloke ng isang materyal na may isang paggugupit modulus ng tigas G = 90 KPa ay pinagbuklod sa dalawang mahigpit na pahalang na mga plato. Ang mas mababang plato ay naayos, habang ang itaas na plato ay napailalim sa isang pahalang na puwersa P. alam na ang itaas na plato ay gumagalaw sa pamamagitan ng 0.04 cm sa ilalim ng pagkilos ng puwersa kung ang taas ng bloke ay 2cm, tukuyin ang average na paggupit ng gupit sa materyal.

  1. 0.04 rad
  2. 0.02 rad
  3. 0.01 rad
  4. 0.08 rad

Solusyon: Opsyon 2. Ang sagot ba.                

\ gamma \ quad \ approx \ quad tan \ gamma \ quad \ approx \ frac {0.04} {2} = 0.02

Ang isang bloke ng isang materyal na may isang paggugupit modulus ng tigas G = 90 KPa ay pinagbuklod sa dalawang mahigpit na pahalang na mga plato. Ang mas mababang plato ay naayos, habang ang itaas na plato ay napailalim sa isang pahalang na puwersa P. alam na ang itaas na plato ay gumagalaw sa pamamagitan ng 0.04 cm sa ilalim ng pagkilos ng puwersa kung ang taas ng bloke ay 2cm, hanapin ang puwersang P na ipinataw sa itaas na plato.

  1. 180
  2. 360
  3. 720
  4. 90

Solusyon: Opsyon 1. ang sagot.

\ tau = G * \ gamma = 90 \ beses {10} ^ {3} \ beses 0.02 = 1800 \ quad Pa

P = \ tau * A = 1800 \ beses 8 \ beses 2.5 = \ quad 360 \ quad N

Hanapin ang halaga ng mga paggalaw ng paggugupit na binuo sa pin A para sa mekanismo ng bell crank na ipinakita sa pigura? Hanapin ang ligtas na lapad ng pin kung ang pinapayagan na pag-shear ng stress para sa materyal na pin ay180 MPa.

  1. 3mm
  2. 4mm
  3. 4.5mm
  4. 5mm

Solusyon: Ang sagot ay pagpipilian 4.

                   Ang mga stress na binuo sa pin ay paggugupit ng stress at pagdadala ng stress.

                   Pilitin sa B = 5 * 0.1 / 0.15 = 3.33KN

Resulta ng \ quad force \ quad at \ quad A = \ surd (5 ^ 2 + 3.33 ^ 2 = 6 KN)

Isinasaalang-alang ang \ quad double \ quad shear \ quad at \ quad A

\ quad Pin \ quad diameter \ quad d = \ surd ((2 * 6 * 10 ^ 3) / (\ pi * 180 * 10 ^ 6)) = 4.6mm

Ang ligtas na lapad ng pin ay mas makabuluhan kaysa sa 4.6mm.

Alin sa mga sumusunod na pangunahing palagay na hindi isinasaalang-alang habang nagmumula sa equation ng torsyon para sa isang miyembro ng pabilog?

  1. Ang materyal ay dapat na homogenous at isotropic.
  2. Ang isang eroplanong patayo sa axis ay nananatiling eroplano din pagkatapos ng application ng metalikang kuwintas.
  3. Ang paggalaw ng paggugup ay nag-iiba mula sa gitnang axis sa isang pabilog na miyembro kapag napailalim sa isang metalikang kuwintas.
  4. Ang materyal ay hindi sumusunod sa batas ni Hooke

Solusyon: Pagpipilian 4.

Konklusyon 

Sa artikulong ito ang lahat ng mga konsepto na may kaugnayan sa paggugupit ng stress ay tinalakay nang detalyado. Napakahalagang malaman ang tungkol sa paggugupit ng stress habang nagdidisenyo ng anumang produkto.

Upang matuto nang higit pa sa mechanical engineering pindutin dito!

Tungkol kay Rutuja Jadhav

Ano ang Stress ng Shear? | Ang Lahat ng Mahahalagang KonseptoAko si Rutuja Jadhav, Isang usyosong geek at kasalukuyang hinahabol ang B.Tech. sa Mechanical Engineering. Ang pagkakaroon ng napakahusay na pag-unawa sa Robotics & 3D Modelling. Ginamit upang makilahok sa iba't ibang Mga Kompetisyon ng Mag-aaral na karamihan sa larangan ng Automobile. Isang aktibong miyembro ng SAE (Society of Automotive Engineers).
Ang aking mga artikulo ay naglalayon patungo sa pagpapasimple ng pangunahing mga konsepto ng Mechanical Engineering.
Gustung-gusto kong magdisenyo ng mga bagong produkto, Ni kahit isang solong produkto ay hindi maisasagawa nang wala sa Mechanical Engineering. Simula mula sa Ideya, Disenyo, Pagmomodelo, Pagsusuri at Panghuli ng Paggawa, Palagi kaming nangangailangan ng mechanical engineering upang mabuo ang lahat ng mga uri ng produktong materyalistiko.
Kaya, sinusubukan ko ang aking kaunti upang gawing simple ang kaalamang ito at maihatid ito sa mga mambabasa.
Kumonekta tayo sa pamamagitan ng LinkedIn - https://www.linkedin.com/in/rutuja-j-592a85124/.

Mag-iwan ng komento

Ang iyong email address ay hindi ilalathala. Ang mga kailangang field ay may markang *

en English
X