せん断応力ってどういう時に働くのですか？

質問

せん断応力ってどういう状態の時に働くのでしょうか？単軸引張（圧縮）の時は働かないんですよね？
２軸引張（圧縮）の時に働くのでしょうか？純粋せん断状態というのはｘ、ｙ軸にそれぞれ引張、圧縮が働く時の状態を言うらしいのですが。

回答No.3

Silicagel · ベストアンサー

一番簡単な例は正方形の板をゆがめて平行四辺形にしたとき働いています．
教科書の説明もそんな感じだと思います．
イメージとしては物体をゆがめる力です．

定義っぽく言えば，面に平行な力から発生する応力をせん断応力といい，
面に垂直な力から発生する応力を垂直応力といいます．
従って，力がかかる面が決まって始めて応力が決まります．
力を面積で割って応力となるのですから，当然ですよね？

で，単軸引っ張りだろうがなんだろうが，物体に力をかければ基本的に垂直応力とせん断応力はセットで発生します．
ただ，せん断応力がゼロになる面というのが１つだけ存在し，主応力面といいます．
棒の単軸引っ張りでは，横に切った断面でせん断応力がゼロになります．
軸力からは面に水平な力が発生しませんから．
唯一…ではないかもしれませんが，例外は静水圧を受けたときだけです．
静水圧ならば，あらゆる面でせん断応力がゼロになります．

つまり，単軸引張で働かないというのは，『軸と垂直な面を考えたときに』という一文が隠れています．
軸と垂直でない面，例えば棒の引っ張り試験なら棒を斜めに切った断面，にはせん断応力が働いています．
斜めの断面には面に斜めに軸力がかかるわけですから，
面の垂直方向と水平方向と両方に力が働いてますよね？
だから斜めの面にはせん断能力が発生します．

実際に，圧縮には強いがせん断には極端に弱いコンクリートの円筒などを軸圧縮すれば，
斜めの亀裂が入って，その断面からすべるように壊れます．
圧縮の垂直応力で壊れる前に，斜めの面に働くせん断応力で壊れるので，
せん断応力が最大になる斜め45度の面で壊れるのです．

しかし，静水圧ではあらゆる面でせん断応力が働きません．
従って，カップ麺の容器なんかを海底深く沈めれば，
形はゆがまずに，ミニなカップ麺の容器ができます．

お礼

とても親切な解答ありがとうございました。少し理解できた気がします。感謝です。

回答No.2

norioP

棒を引っ張る（伸ばす）のではなく，
　　　ネジル
と，断面に平行な方向に力（応力）が発生しています。

金太郎飴の顔が変化する方向？といえばいいでしょうか．

お礼

なるほど。参考になりました。ありがとうございました！

回答No.1

jyamamoto

引張りとか圧縮以外の力、つまり軸に対して直角方向に外力が働く時です。

お礼

ありがとうございました！