Per profili a parete sottile, come quello attraverso una struttura a trave o semi-monoscocca, la distribuzione delle sollecitazioni di taglio attraverso lo spessore può essere trascurata. Inoltre, non vi è alcuna sollecitazione di taglio nella direzione normale alla parete, solo parallela. In questi casi, può essere utile esprimere lo stress di taglio interno come flusso di taglio, che si trova come lo stress di taglio moltiplicato per lo spessore della sezione. Una definizione equivalente per il flusso di taglio è la forza di taglio V per unità di lunghezza del perimetro attorno a una sezione a parete sottile. Il flusso di taglio ha le dimensioni della forza per unità di lunghezza. Ciò corrisponde alle unità di newton per metro nel sistema SI e pound-force per piede negli Stati Uniti.
OriginEdit
Quando una forza trasversale viene applicata a una trave, il risultato è una variazione nella flessione delle sollecitazioni normali lungo la lunghezza della trave. Questa variazione provoca una sollecitazione di taglio orizzontale all’interno del fascio che varia con la distanza dall’asse neutro nel fascio. Il concetto di taglio complementare impone quindi che esiste anche una sollecitazione di taglio attraverso la sezione trasversale della trave, nella direzione della forza trasversale originale. Come descritto sopra, nelle strutture a parete sottile, la variazione lungo lo spessore dell’elemento può essere trascurata, quindi la sollecitazione di taglio attraverso la sezione trasversale di una trave composta da elementi a parete sottile può essere esaminata come flusso di taglio o la sollecitazione di taglio moltiplicata per lo spessore dell’elemento.
Applicazionimodifica
Il concetto di flusso di taglio è particolarmente utile quando si analizzano strutture semi-monoscocca, che possono essere idealizzate utilizzando il modello skin-stringer. In questo modello, i longheroni, o traverse, portano solo sollecitazioni assiali, mentre la pelle o il nastro resiste alla forza di torsione e taglio applicata esternamente. In questo caso, poiché la pelle è una struttura a pareti sottili, le sollecitazioni di taglio interne nella pelle possono essere rappresentate come flusso di taglio. Nel design, il flusso di taglio è talvolta noto prima che venga determinato lo spessore della pelle, nel qual caso lo spessore della pelle può essere semplicemente dimensionato in base allo stress di taglio consentito.
Esempio di Pelle Stringer Modello con il Flusso di Taglio
Taglio centerEdit
Per una data struttura, il taglio center è il punto dello spazio in cui la forza di taglio potrebbe essere applicato senza causare deformazione torsionale (ad esempio, torsione) della sezione trasversale della struttura. Il centro di taglio è un punto immaginario, ma non varia con l’entità della forza di taglio – solo la sezione trasversale della struttura. Il taglio center si trova sempre lungo l’asse di simmetria, e può essere trovato utilizzando il metodo riportato di seguito:
- Applicare un arbitrario risultante forza di taglio
- Calcolare i flussi di taglio da questa forza di taglio
- Scegli un punto di riferimento o un arbitrario distanza e dal punto di applicazione del carico
- Calcolare il momento o con l’utilizzo di entrambi i flussi di taglio e la conseguente forza di taglio, e di equiparare le due espressioni. Risolvi per e
- La distanza e e l’asse di simmetria danno la coordinata per il centro di taglio, indipendente dalla grandezza della forza di taglio.
Calcolo a taglio flowEdit
per definizione, il flusso di taglio attraverso una sezione trasversale di spessore t è calcolato utilizzando q = τ ∗ t {\displaystyle q=\tau *t}
, dove τ = V Q I t {\displaystyle \tau ={\frac {VQ}{It}}}
. Quindi l’equazione per il flusso di taglio a una determinata profondità in una particolare sezione di una parete sottile struttura simmetrica in tutta la sua larghezza è q = V y Q x I x {\displaystyle q={\frac {V_{y}Q_{x}}{I_{x}}}}
dove
q – il flusso di taglio Vy – la forza di taglio perpendicolare all’asse neutro x sezione trasversale di interesse Qx – il primo momento di area (aka statico momento) sull’asse neutro x per la sezione trasversale della struttura sopra la profondità in questione Ix – il momento d’inerzia (aka momento di inerzia) circa l’asse neutro x per la struttura (una funzione solo della forma della struttura)
