para perfis de paredes finas, tais como através de um feixe ou estrutura semi-monocoque, a distribuição de esforço de cisalhamento através da espessura pode ser negligenciada. Além disso, não há tensão de cisalhamento na direção normal para a parede, apenas paralela. Nestes casos, pode ser útil expressar estresse de cisalhamento interno como fluxo de cisalhamento, que é encontrado como o esforço de cisalhamento multiplicado pela espessura da seção. Uma definição equivalente para fluxo de cisalhamento é a força de cisalhamento V por unidade de comprimento do perímetro em torno de uma seção de paredes finas. O fluxo de cisalhamento tem as dimensões da força por unidade de comprimento. Isto corresponde a unidades de newtons por metro no sistema SI e libra-força por pé nos EUA.OriginEdit
quando uma força transversal é aplicada a um feixe, o resultado é a variação nas tensões normais de flexão ao longo do comprimento do feixe. Esta variação causa uma tensão de cisalhamento horizontal dentro do feixe que varia com a distância do eixo neutro no feixe. O conceito de cisalhamento complementar então dita que uma tensão de cisalhamento também existe através da seção transversal do feixe, na direção da força transversal original. Como descrito acima, em estruturas de paredes finas, a variação ao longo da espessura do Membro pode ser negligenciada, de modo que a tensão de cisalhamento através da seção transversal de um feixe que é composto de elementos de paredes finas pode ser examinada como fluxo de cisalhamento, ou a tensão de cisalhamento multiplicada pela espessura do elemento.
ApplicationsEdit
o conceito de fluxo de cisalhamento é particularmente útil ao analisar estruturas semi-monocoque, que podem ser idealizadas usando o modelo skin-stringer. Neste modelo, os membros longitudinais, ou stringers, carregam apenas a tensão axial, enquanto a pele ou web resiste a torção aplicada externamente e força de cisalhamento. Neste caso, uma vez que a pele é uma estrutura de paredes finas, o esforço de cisalhamento interno na pele pode ser representado como fluxo de cisalhamento. No design, o fluxo de cisalhamento é por vezes conhecido antes da espessura da pele ser determinada, caso em que a espessura da pele pode simplesmente ser dimensionada de acordo com a tensão de cisalhamento permitida.
Exemplo de Pele Longarina Modelo de Fluxo de Cisalhamento
Cisalhamento centerEdit
Para uma determinada estrutura, o centro de cisalhamento é o ponto no espaço em que a força de cisalhamento pode ser aplicada sem causar deformação de torção (e.g. torção) da seção transversal da estrutura. O centro de cisalhamento é um ponto imaginário, mas não varia com a magnitude da força de cisalhamento – apenas a seção transversal da estrutura. O centro de cisalhamento sempre está ao longo do eixo de simetria, e pode ser encontrado usando o seguinte método:
- Aplicar uma arbitrária resultante a força de cisalhamento
- Calcular os fluxos de cisalhamento a partir desta força de cisalhamento
- Escolha um ponto de referência o arbitrário distância e do ponto de aplicação da carga
- Calcular o momento sobre o uso tanto de cisalhamento fluxos e a resultante da força de cisalhamento, e a comparar as duas expressões. Resolver para e
- a distância e e o eixo de simetria dão a coordenada para o centro cisalhamento, independente da magnitude da força cisalhadora.
Cálculo de cisalhamento flowEdit
Por definição, a tesoura de fluxo através de uma seção transversal de espessura t é calculado usando q = τ ∗ t {\displaystyle q=\tau *t}
, onde τ = V Q eu t {\displaystyle \tau ={\frac {VQ} {- Lo}}}
. Assim, a equação para o fluxo de cisalhamento a uma determinada profundidade, em uma determinada seção transversal de uma parede fina de estrutura que é simétrica em toda a sua largura é q = V y Q x I x {\displaystyle q={\frac {V_{y}Q_{x}}{I_{x}}}}
onde
q – fluxo de cisalhamento Vy – a força de cisalhamento perpendicular ao eixo neutro x na seção transversal de interesse Qx – o primeiro momento de área (aka estatístico momento) sobre o neutro do eixo x, para a seção transversal da estrutura acima da profundidade em questão Ix – o segundo momento de área (aka momento de inércia) sobre o eixo neutro x para a estrutura (uma função apenas da forma da estrutura)
