剪切强度：修订间差异

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2020年12月22日 (二) 01:20的最新版本

剪切强度（Shear strength）是工程学名詞，是一个描述物质对抗剪切力强度的专有名词，也就是物质在承受剪切力時會出現降伏或是結構失效（英语：structural failure）時的剪切力强度。剪切力是二個彼此平行，方向相反的力，當用剪刀剪紙張時，紙張就是因為剪切力而剪開。

在結構工程及機械工程中，設計許多零件或是結構的尺寸時，需要考慮材料的剪切强度，例如梁、淺基礎（英语：Shallow foundation）及螺絲都是要考慮剪切强度的零件。若是钢筋混凝土梁，會用肋筋（Stirrups）來增強梁的剪切强度。

剪應力 $\tau$ 的計算方式如下

\tau ={\frac {\sigma _{1}-\sigma _{3}}{2}},

其中

\sigma _{1}

是最大主應力及

\sigma _{3}

是最小主應力

一般而言，:延性材料（例如鋁）會因為剪切力而失效，而脆性材料（例如鑄鐵）會因為伸張力而失效，細節可參考極限抗拉強度。

若要計算剪切强度，假設失效的力是F，已知抵抗施力的面積（例如承受剪力的螺栓截面），極限剪切强度（ $\tau$ ）為：

\tau ={\frac {F}{A}}={\frac {F}{\pi r_{bolt}^{2}}}={\frac {4F}{\pi d_{bolt}^{2}}}

比較

以下是各材料的抗拉強度、降伏强度及剪切强度的大略比較^[1]：

材料	和極限強度（UTS）的關係	和降伏强度（TYS）的關係
鋼	USS約為0.75*UTS	SYS約為0.58*TYS（英语：von Mises yield criterion）
球墨鑄鐵	USS約為0.9*UTS	SYS約為0.75*TYS
展性鑄鐵（英语：Malleable Iron）	USS約為1.0*UTS
锻铁	USS約為0.83*UTS
鑄鐵	USS約為1.3*UTS
鋁和鋁合金	USS約為0.65*UTS	SYS約為0.55*TYS

USS：極限剪切强度，UTS：極限抗拉强度，SYS：剪切降伏强度，TYS：抗拉降伏强度

材料	極限剪切强度（Ksi）	極限剪切强度（MPa）
玻璃纖維/epoxy （23℃）^[2]	7.82	53.9

為了要從試樣中得到剪切强度的值，有許多不同的測試標準，包括不同的材料種類及測試條件。美國量測剪切强度的ASTM標準有ASTM B831、D732、D4255、D5379及D7078。國際上的ISO測試標準有ISO 3597、12579及14130^[3]。

參考資料

^ 存档副本. [2016-10-19]. （原始内容存档于2017-05-01）.
^ Watson, DC. Mechanical Properties of E293/1581 Fiberglass-Epoxy Composite and of Several Adhesive Systems (PDF) (技术报告). Wright-Patterson Air Force, Ohio: Air Force Wright Aeronautical Laboratories: 16. May 1982 [24 October 2013]. （原始内容存档 (PDF)于2018-10-24）.
^ S. Grynko, "Material Properties Explained" (2012), ISBN 1-4700-7991-7, p. 38.

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+'''剪切强度'''（Shear strength）是[[工程学]]名詞，是一个描述物质对抗[[剪切力]]强度的专有名词，也就是物质在承受剪切力時會出現[[降伏]]或是{{le|結構失效|structural failure}}時的剪切力强度。剪切力是二個彼此平行，方向相反的力，當用剪刀剪紙張時，紙張就是因為剪切力而剪開。
+在[[結構工程]]及[[機械工程]]中，設計許多零件或是結構的尺寸時，需要考慮材料的剪切强度，例如[[梁 (结构)|梁]]、{{le|淺基礎|Shallow foundation}}及[[螺絲]]都是要考慮剪切强度的零件。若是[[钢筋混凝土]]梁，會用肋筋（Stirrups）來增強梁的剪切强度。
-在[[工程学]]中'''剪切强度'''（'''''Shear strength'''''）是一个描述物质对抗[[剪切力]]的强度的专有名词。
-{{小作品}}
-[[ar:مقاومة القص]]
-[[de:Scherfestigkeit]]
-[[en:Shear strength]]
-[[nl:Schuifsterkte]]
-[[vi:Độ bền cắt]]
+[[剪應力]]<math>\tau</math>的計算方式如下
-[[Category:工程学]]
+:<math>\tau = \frac {\sigma_1 - \sigma_3}{2} ,</math>
+其中
+:<math>\sigma_1</math>是最大主應力及
+:<math>\sigma_3</math>是最小主應力
+一般而言，:延性材料（例如鋁）會因為剪切力而失效，而脆性材料（例如鑄鐵）會因為伸張力而失效，細節可參考[[強度|極限抗拉強度]]。
+若要計算剪切强度，假設失效的力是F，已知抵抗施力的面積（例如承受剪力的螺栓截面），極限剪切强度（<math>\tau</math>）為：
+:<math>\tau = \frac {F}{A} = \frac {F}{\pi r_{bolt}^2} = \frac {4F}{\pi d_{bolt}^2}</math>
+==比較==
+以下是各材料的抗拉強度、降伏强度及剪切强度的大略比較<ref>{{Cite web |url=http://www.roymech.co.uk/Useful_Tables/Matter/shear_tensile.htm |title=存档副本 |access-date=2016-10-19 |archive-url=https://web.archive.org/web/20170501202122/http://www.roymech.co.uk/Useful_Tables/Matter/shear_tensile.htm |archive-date=2017-05-01 |dead-url=yes }}</ref>：
+{| class="wikitable"
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+! 材料
+! 和極限強度（UTS）的關係
+! 和降伏强度（TYS）的關係
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+| [[鋼]]
+| USS約為0.75*UTS
+| {{le|米西斯降伏準則|von Mises yield criterion|SYS約為0.58*TYS}}
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+| [[球墨鑄鐵]]
+| USS約為0.9*UTS
+| SYS約為0.75*TYS
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+| {{le|展性鑄鐵|Malleable Iron}}
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+| [[锻铁]]
+| USS約為0.83*UTS
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+| [[鑄鐵]]
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+| 鋁和鋁合金
+| USS約為0.65*UTS
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+<small>USS：極限剪切强度，UTS：極限抗拉强度，SYS：剪切降伏强度，TYS：抗拉降伏强度</small>
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+! 材料
+! 極限剪切强度（[[磅力每平方英寸|Ksi]]）
+! 極限剪切强度（[[MPa]]）
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+為了要從試樣中得到剪切强度的值，有許多不同的測試標準，包括不同的材料種類及測試條件。美國量測剪切强度的ASTM標準有ASTM B831、D732、D4255、D5379及D7078。國際上的ISO測試標準有ISO 3597、12579及14130<ref>S. Grynko, "Material Properties Explained" (2012), ISBN 1-4700-7991-7, p. 38.</ref>。
+==參考資料==
+{{reflist}}
+==相關條目==
+* [[剪切模量]]
+* [[剪應力]]
+* [[形變|剪應變]]
+* {{le|剪切强度 (土壤)|Shear strength (soil)}}
+* {{le|剪切強度 (不連續)|Shear strength (Discontinuity)}}
+* [[材料強度]]
+* [[強度|極限抗拉強度]]
+[[Category:结构工程]]
+[[Category:机械工程]]