قوة القص

في الهندسة ، تُعرف مقاومة القص بأنها قوة المادة أو المكون في مواجهة نوع الخضوع أو الانهيار الهيكلي عند تعرض المادة أو المكون للقص . وحمل القص هو قوة تميل إلى إحداث انهيار انزلاقي في المادة على طول مستوى موازٍ لاتجاه القوة. فعند قص ورقة بالمقص، تنهار الورقة بفعل القص.

في الهندسة الإنشائية والميكانيكية ، تُعدّ مقاومة القص للمكوّن مهمةً لتصميم أبعاده والمواد المستخدمة في تصنيعه أو بنائه (مثل العوارض ، والصفائح ، والمسامير ). في عارضة الخرسانة المسلحة ، يتمثل الغرض الرئيسي من استخدام ركائز قضبان التسليح في زيادة مقاومة القص.

بالنسبة لإجهاد القص${\displaystyle \tau }$ينطبق

${\displaystyle \tau ={\frac {\sigma _{1}-\sigma _{3}}{2}},}$

أين

${\displaystyle \sigma _{1}}$الإجهاد الرئيسي الأكبر و

${\displaystyle \sigma _{3}}$هو إجهاد رئيسي ثانوي.

بشكل عام: المواد المطيلية (مثل الألومنيوم) تفشل في القص، بينما المواد الهشة (مثل الحديد الزهر) تفشل في الشد.

لحساب:

بفرض القوة الكلية عند الفشل (F) ومساحة مقاومة القوة (مثل المقطع العرضي لمسمار مُعرَّض للقص)، فإن مقاومة القص القصوى (${\displaystyle \tau }$) يكون:

${\displaystyle \tau ={\frac {F}{A}}={\frac {F}{\pi r_{\text{bolt}}^{2}}}={\frac {4F}{\pi d_{\text{bolt}}^{2}}}}$

بالنسبة لإجهاد القص المتوسط

${\displaystyle \tau _{\text{avg}}={\frac {V}{A}}}$

أين

${\displaystyle \tau _{\text{avg}}}$هو متوسط ​​إجهاد القص،

${\displaystyle V}$تمثل قوة القص المطبقة على كل قسم من أقسام الجزء، و

${\displaystyle A}$هي مساحة المقطع. ^{[ 1 ]}

يمكن تعريف متوسط ​​إجهاد القص أيضًا بأنه القوة الكلية لـ${\displaystyle V}$مثل

${\displaystyle V=\int \tau dA}$

هذا مجرد متوسط ​​الإجهاد، وتوزيع الإجهاد الفعلي ليس منتظمًا. في التطبيقات العملية، لا تُعطي هذه المعادلة سوى قيمة تقريبية، وسيكون الحد الأقصى لإجهاد القص أعلى. غالبًا لا يتوزع الإجهاد بالتساوي على كامل الجزء، لذا يجب أن تكون مقاومة القص أعلى لتعويض هذا التقدير. ^{[ 2 ]}

كدليل تقريبي للغاية يتعلق بقوى الشد، وقوى الخضوع، وقوى القص: ^{[ 3 ]}

USS: مقاومة القص القصوى، UTS: مقاومة الشد القصوى، SYS: إجهاد الخضوع القصي، TYS: إجهاد الخضوع الشدي

لا توجد قيم معيارية منشورة لمقاومة القص كما هو الحال مع مقاومة الشد ومقاومة الخضوع. بدلاً من ذلك، يُقدّر عادةً بنسبة 60% من مقاومة الشد القصوى. يمكن قياس مقاومة القص عن طريق اختبار الالتواء، حيث تكون مساوية لمقاومة الالتواء. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

عند الرغبة في قياس القيم من عينات مادية، تتوفر عدة معايير اختبار تغطي فئات مواد وظروف اختبار مختلفة. في الولايات المتحدة، تشمل معايير الجمعية الأمريكية لاختبار المواد (ASTM) لقياس مقاومة القص المعايير التالية: ASTM B769، B831، D732، D4255، D5379، وD7078. أما دوليًا، فتشمل معايير المنظمة الدولية للمقاييس (ISO) لاختبار مقاومة القص المعايير التالية: ISO 3597، 12579، و14130. ^{[ 7 ]}

• معامل القص
• إجهاد القص
• إجهاد القص
• قوة القص (التربة)
• قوة القص (عدم الاستمرارية)
• قوة المواد
• قوة الشد