bij dunwandige profielen, zoals die door een balk of semi-monocoque structuur, kan de afschuifspanning over de dikte worden verwaarloosd. Bovendien is er geen schuifspanning in de richting die normaal is voor de wand, alleen evenwijdig. In deze gevallen kan het nuttig zijn om de inwendige afschuifspanning uit te drukken als afschuifstroom, die wordt gevonden Als de afschuifspanning vermenigvuldigd met de dikte van de doorsnede. Een equivalente definitie voor afschuifstroom is de afschuifkracht V per lengte-eenheid van de omtrek rond een dunwandige doorsnede. Afschuifstroom heeft de afmetingen van kracht per lengte-eenheid. Dit komt overeen met eenheden Newton per meter in het SI-systeem en pond-kracht per voet in de VS.
oorsprong
wanneer een dwarskracht wordt uitgeoefend op een bundel, is het resultaat variatie in de buigspanning over de lengte van de bundel. Deze variatie veroorzaakt een horizontale afschuifspanning binnen de bundel die varieert met de afstand van de neutrale as in de bundel. Het concept van complementaire afschuiving dicteert dan dat er ook een afschuifspanning bestaat over de dwarsdoorsnede van de bundel, in de richting van de oorspronkelijke dwarskracht. Zoals hierboven beschreven, kan in dunwandige structuren de variatie langs de dikte van het lid worden verwaarloosd, zodat de afschuifspanning over de doorsnede van een bundel die bestaat uit dunwandige elementen kan worden onderzocht als afschuifstroom, of de afschuifspanning vermenigvuldigd met de dikte van het element.
Toepassingenedit
het begrip schuifstroom is bijzonder nuttig bij het analyseren van semi-monocoque structuren, die geïdealiseerd kunnen worden met behulp van het skin-stringer model. In dit model dragen de longitudinale delen, of stringers, alleen axiale spanning, terwijl de huid of het web bestand is tegen de Extern toegepaste torsie en afschuifkracht. In dit geval, omdat de huid een dunwandige structuur is, kunnen de interne afschuifspanningen in de huid worden weergegeven als afschuifstroom. In het ontwerp is de afschuifstroom soms bekend voordat de huiddikte wordt bepaald, in welk geval de huiddikte eenvoudig kan worden aangepast volgens toegestane afschuifspanning.
voorbeeld van Skin Stringer Model met Shear Flow
Afschuifpuntdit
voor een bepaalde structuur is het afschuifpunt het punt in de ruimte waar afschuifkracht kan worden uitgeoefend zonder torsievervorming (bv. verdraaien) van de dwarsdoorsnede van de structuur te veroorzaken. Het schuifcentrum is een denkbeeldig punt, maar varieert niet met de grootte van de schuifkracht – alleen de dwarsdoorsnede van de structuur. Het schuifcentrum ligt altijd langs de as van symmetrie, en kan worden gevonden met behulp van de volgende methode:
- een willekeurige resulterende schuifkracht
- Bereken de schuifstromen uit deze schuifkracht
- Kies een referentiepunt O Een willekeurige afstand e van het punt van toepassing van de belasting
- Bereken het moment rond o met behulp van beide schuifstromen en de resulterende schuifkracht, en gelijk de twee uitdrukkingen. Los voor e
- de afstand e en de as van symmetrie geven de coördinaat voor het schuifcentrum, onafhankelijk van de sterkte van de schuifkracht.
het berekenen van de schuifstroom
per definitie wordt de schuifstroom door een doorsnede met een dikte t berekend met behulp van q = τ ∗ t {\displaystyle q=\tau * t}
, waarbij τ = V Q i t {\displaystyle \Tau ={\frac {VQ}{It}}}
. Dus de vergelijking voor schuifkracht op een bepaalde diepte in een bepaalde dwarsdoorsnede van een dunwandige structuur die symmetrisch is over de breedte is q = V y V x I x {\displaystyle q={\frac {V_{y}Q_{x}}{I_{x}}}}
waar
q – de schuifkracht Vy – de dwarskracht loodrecht op de neutrale as x de doorsnede van belang Qx – het eerste moment van het gebied (aka statische moment) over de neutrale as x de doorsnede van de constructie boven de diepte in vraag Ix – het tweede moment van de ruimte (aka moment van traagheid) rond de neutrale as x voor de structuur (alleen een functie van de vorm van de structuur)
