Τι είναι ένα διατμητικό επίπεδο;

Διατμητικό επίπεδο είναι το επίπεδο στο οποίο εμφανίζεται διατμητική τάση. Όπως η κανονική τάση, η διατμητική τάση είναι ένα μέτρο της δύναμης ανά μονάδα επιφάνειας. Σε κάθε δεδομένο σημείο μιας δομής, υπάρχουν πολλά πιθανά επίπεδα που μπορούν να οριστούν για τη μέτρηση της τάσης. Συνεπώς, όποιο επίπεδο περιέχει την εν λόγω περιοχή είναι το επίπεδο διάτμησης. Το διατμητικό επίπεδο είναι χρήσιμο για μηχανικούς που αναλύουν τις εσωτερικές τάσεις στις κατασκευές.

Η πίεση έχει τις ίδιες μονάδες με την πίεση: δύναμη ανά περιοχή. Η κανονική καταπόνηση προκύπτει όταν ένα εξάρτημα τίθεται σε τάση ή συμπίεση. Εάν μια μεταλλική ράβδος τεντωθεί κατακόρυφα, μια εσωτερική τάση θα τείνει να αντισταθεί σε περαιτέρω παραμόρφωση. Αυτή η τάση θα συμβεί σε οριζόντιες διατομές της ράβδου. Η τάση λέγεται ότι είναι κανονική επειδή κατευθύνεται σε ορθή γωνία ή κάθετη προς τα οριζόντια επίπεδα τάσης.

Η διατμητική τάση είναι παρόμοια με την κανονική τάση στο ότι έχει τις ίδιες μονάδες. Η κατεύθυνση της τάσης, ωστόσο, είναι παράλληλη με το επίπεδο τάσης της. Αυτό το είδος καταπόνησης θα μπορούσε να προκύψει εάν εφαρμοστεί διαφορετικό σύνολο δυνάμεων στην ίδια μεταλλική ράβδο. Δηλαδή, εάν κάποιος κρατούσε το κάτω μέρος της ράβδου ακίνητο ενώ προσπαθούσε να μετακινήσει το πάνω μέρος της ράβδου προς τα δεξιά. Η προκύπτουσα εσωτερική τάση ονομάζεται διατμητική τάση, επειδή τμήματα της ράβδου προσπαθούν να γλιστρήσουν, ή να διατμηθούν, το ένα δίπλα στο άλλο.

Κάτω από αυτές τις συνθήκες φόρτισης, οι τάσεις σε ένα οριζόντιο επίπεδο που βρίσκεται στο κέντρο της ράβδου θα είναι διατμητικές τάσεις κατευθυνόμενες οριζόντια. Το κάτω μέρος της γραμμής θα προσπαθεί να μετακινηθεί προς τα αριστερά. θα υπέβαλε δυνάμεις προς τα αριστερά σε ένα οριζόντιο επίπεδο διάτμησης. Η κορυφή της ράβδου θα προσπαθεί να μετακινηθεί προς τα δεξιά. θα υποβάλει προς τα δεξιά δυνάμεις στο ίδιο επίπεδο διάτμησης.

Η ανάλυση του διατμητικού επιπέδου είναι σημαντική για την πρόληψη της μηχανικής αστοχίας μιας κατασκευής. Κάθε υλικό έχει ένα όριο στο πόσο άγχος μπορεί να αντέξει. Αυτό το όριο είναι μια ιδιότητα του ίδιου του υλικού, παρά του σχήματος του αντικειμένου. Για παράδειγμα, δύο λαστιχάκια θα μπορούσαν να κατασκευαστούν σε διαφορετικά μεγέθη αλλά από το ίδιο υλικό. Το μεγαλύτερο μπορεί να αντέξει περισσότερη δύναμη πριν σπάσει, αλλά μόνο επειδή έχει μεγαλύτερη επιφάνεια διατομής για να κατανείμει τη δύναμη. η εσωτερική πίεση θα είναι η ίδια σε περίπτωση αστοχίας και για τα δύο μεγέθη.

Ομοίως, τα εξαρτήματα μπορεί να σπάσουν λόγω υπερβολικής διατμητικής τάσης. Εάν ένα εξάρτημα αστοχήσει λόγω διατμητικής τάσης, μέρη του κυριολεκτικά θα γλιστρήσουν το ένα δίπλα στο άλλο. Τα παλιά μεταλλικά μπουλόνια, για παράδειγμα, συνήθως αποτυγχάνουν με αυτόν τον τρόπο. Το όριο της διατμητικής τάσης, όπως και με την κανονική τάση, είναι μια υλική ιδιότητα.