10.3.3. Сдвиг

Примером сдвига (или среза) может служить (рис. 10.15) деформация в плоскости А заклепки, соединяющей два листа, нагруженные растяжением. При таком нагружении листы, как лезвия ножниц, стремятся перерезать заклепку. Напряжения сдвига τ, возникающие на плоскости А в теле заклепки, называются касательными напряжениями.

Рис. 10.15. Сдвиг (срез) заклепки	Рис. 10.16. Упрощенная модель деформации при растяжении (а) и сдвиге (б)

   Сдвиг, таким образом, возникает, когда внешние силы смещают два параллельных плоских сечения элемента конструкции одно относительно другого при неизменном расстоянии между ними, и напряжения сдвига служат мерой сопротивления сдвигу (тенденции к скольжению) одной части твердого тела относительно другой.     Если при растяжении (или сжатии) (рис. 10.16,а) внешней нагрузке противостоят и прямые и диагональные межатомные связи, работающие на растяжение (сжатие), то при сдвиге (рис. 10.16,б) внешней нагрузке противостоят практически только диагональные связи, работающие на растяжение и сжатие. Поэтому напряжения сдвига, при которых происходит разрушение сдвигом, τ_в = (0,550,65) σ_в.    Нагружение тонкого листа (рис. 10.17,а)

Рис. 10.17. Сдвиг тонкого листа

сдвигающими усилиями по вертикальным кромкам требует для обеспечения статического равновесия соответствующих сдвиговых реакций по горизонтальным кромкам. Касательные напряжения по краям листа вызывают его деформацию (рис. 10.17,б). При этом вдоль диагонали с-с лист растягивается, а вдоль диагонали d-d сжимается. Следовательно, напряжения сдвига приводят к образованию напряжений растяжения и сжатия под углом ±45° к направлению сдвига.
В результате при достижениикритических напряжений сдвига может произойти потеря устойчивости при сдвиге - гофрирование (от франц. gaufrer - прессовать складки) тонкого листа - образование гофра 1 поперек диагонали d-d.
Деформация чистого сдвига заключается в изменении прямых углов. Касательные напряженияτ связаны с угловыми деформациями γ соотношением

τ = Gγ,

где	τ	-	касательное напряжение, Па;
	G	-	модуль сдвига (Па), зависящий от механических свойств материала и связанный через безразмерный коэффициент Пуассона µ с модулем упругости E соотношением G = E/2(1+µ);
	γ	-	относительный сдвиг, определяющий искажение прямоугольного элемента (см. рис. 10.17). при сдвиге, который в силу малости угла g можно принять равным отношению горизонтального сдвига нижней грани относительно верхней к расстоянию между этими гранями.

    Приведенные выше объяснения работы конструкции под нагрузкой имеют сугубо иллюстративный характер. В действительности механизмы разрушения значительно сложнее.    Причиной разрушения конструкции являются появляющиеся и развивающиеся в процессе эксплуатации трещины, возникновение которых наиболее полно объясняется представлением о дислокациях (от позднелат. dislokatio - смещение, перемещение) - несовершенствах (искажениях) атомно-кристаллических пространственных решеток реального металла конструкций, за счет движения, взаимодействия и развития которых (при приложении внешних нагрузок или под воздействием изменения температуры) возможен сдвиг кристаллических решеток вдоль действия силы.    Тем не менее модели деформации, проиллюстрированные рис. 10.3, 10.9, 10.10, 10.16, дают достаточно точное представление о характере разрушения при простейших случаях нагружения.