剪切应力是由于平行于表面并沿相反方向施加两个力而产生的。这样，您可以将一个对象分成两部分，使各部分彼此滑动。
每天直接在剪刀，断头台或剪刀的作用下，在织物，纸张或金属上施加直接剪切力。它们还出现在诸如螺栓或螺钉，销钉，梁，楔形件和焊缝等结构中。
图1.用剪刀剪力。资料来源：
需要澄清的是，并非总是打算将其切割或切割，但是剪切应力的确会使施加该应力的物体变形。因此，承受剪应力的梁在自重作用下容易下垂。以下示例阐明了这一点。
图2显示了一个简单的方案来说明上述内容。这是一个物体，两个力沿相反的方向作用。有一个假想的切割平面（未绘制），力在该平面的每一侧作用一个，将钢筋切成两半。
对于剪刀：每个刀片或边缘在要切割的物体的横截面（圆形）上施加力，并将其分成两部分，如图1中的弦。
图2.所示的两个力施加的力倾向于将钢筋分成两部分。资料来源：Adre-es
剪应力可能导致变形
您可以通过在已关闭的书的封面上滑动手来尝试施加剪切力。另一个盖子必须保持固定在桌子上，这可以通过支撑自由手使其不动来实现。该动作会使本书变形，如下图所示：
图3.对书本施加剪应力会导致变形。资料来源：克里希纳韦达拉
如果仔细分析这种情况，会注意到已经提到的两个力，但是这次是水平施加的（紫红色）。一种是将您的手放在一侧，另一只则放在固定书本另一侧的桌子表面上。
书本不会旋转，尽管这些力可能会导致净扭矩或力矩。为了避免这种情况，还有另外两个垂直力（青绿色）。一只手用另一只手施加，而另一只手用桌子施加力，其净力矩沿相反方向起作用，从而防止旋转运动。
剪应力如何计算？
剪切应力甚至出现在人体内部，因为循环的血液不断在血管内部施加切向力，从而导致壁中的微小变形。
您的考虑对于确定结构失效的可能性很重要。在剪切力中，不仅要考虑力，还要考虑作用力的面积。
通过采用相同长度，相同材料但厚度不同的两个圆柱棒，并使其承受越来越大的应力直至断裂，可以立即理解这一点。
显然，所需的力会大不相同，因为一根杆比另一根杆要薄。但是努力是一样的。
剪切应力用希腊字母τ（tau）表示，并计算为施加力F的大小与其所作用表面的面积A之比：
这样计算出的力就是在所讨论的表面上产生平均力的力，因为该力不会作用在表面上的单个点上，而是会分布在所有力上，而不是均匀地分布。但是，该分布可以由作用在特定点上的合力来表示。
剪应力尺寸是表面上的力。以国际体系为单位，它们对应于牛顿/平方米，单位为Pascal，缩写为Pa。
它们是相同的压力单位，因此英制磅力/ ft 2和磅力/英寸2也适用。
剪应力和变形
在许多情况下，剪应力的大小与对象中引起的应变成比例，例如上一本示例书，一旦移开手，它将恢复为其原始尺寸。在这种情况下：
在这种情况下，比例常数是剪切模量，刚度模量或剪切模量（G）：
τ= G.γ
γ=ΔL / L o，其中ΔL是最终长度和初始长度之间的差。通过组合给定方程，可以找到由应力引起的应变的表达式：
常数G的值可在表中找到，并且其单位与应力的单位相同，因为应变是无量纲的。大多数时候，G的值是弹性模量E的一半或三分之一。
实际上，它们由以下表达式关联：
其中ν是泊松模量，是材料的另一个弹性常数，其值在0到½之间。这就是为什么G依次位于E / 3和E / 2之间的原因。
解决的练习
-运动1
要连接两个铁板，需要使用钢螺钉，该螺钉必须承受高达3200 N的剪切力。如果安全系数为6.0，螺钉的最小直径是多少？已知该材料的抵抗力高达170 x 10 6 N / m 2。
解
螺钉承受的剪切应力来自下图所示的力。安全系数是一个无量纲的量，并且与最大允许应力有关：
剪应力= F / A =最大允许应力/安全系数
因此，该区域是：
A = F x安全系数/剪应力= 3200 x 6/170 x 10 6 = 0.000113 m 2
螺杆的区域由πD给出2 /4，因此，内径是：
D 2 = 4 x A /π= 0.000144 m 2
图4.螺钉上的剪切应力。资料来源：自制。
D = 0.012 m = 12毫米
-练习2
使用木销或木销来防止皮带轮在应力T 1和T 2下相对于3英寸轴线旋转。引脚尺寸如图所示。如果所示的力作用在皮带轮上，则求出滑块上的剪应力的大小：
图5.示例2的自由体图。资料来源：自己的阐述。
解
d = 1.5英寸，因此：
该力会产生一个大小的剪切应力：
参考文献
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- 菲茨杰拉德（Fitzgerald），1996年。材料力学。阿尔法欧米茄。21-23。
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- 瓦莱拉·内格雷特（Valera Negrete），J.，2005年。《一般物理学》。联阿特派团。87-98。
- 维基百科。剪应力。摘自：en.wikipedia.org。