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輸入計算

數學公式

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結果

剪應力(τ)
500,000
帕斯卡(Pa = N/m²)
以千帕(kPa)表示 500 kPa
以百萬帕(MPa)表示 0.5 MPa

什麼是剪應力?

剪應力(τ)是指作用在材料截面方向、與截面平行(切向)的單位面積內力,與垂直作用於截面的正向應力(normal stress)剛好相反。只要有外力使物體的某一部分相對於相鄰部分產生滑移的趨勢,就會出現剪應力,例如承受負載的螺栓、鉚接接頭,或是傳遞橫向力的樑構件。本計算器採用最基本的平均剪應力公式 \(\tau = F / A\),並同時以帕斯卡(Pa)、千帕(kPa)與百萬帕(MPa)呈現結果。

受切向力作用的方塊在內部橫截面上產生剪切
當力 F 沿切向作用於面積 A 時,剪應力平行於橫截面作用。

如何使用本計算器

請輸入剪力 F(單位:牛頓 N),以及力所作用的截面積 A(單位:平方公尺 m²)。本工具會以力除以面積,計算出平均剪應力。若你的面積以 mm² 為單位,請先換算:1 mm² = 1×10⁻⁶ m²。

公式說明

核心方程式為 $$\tau = \frac{\text{Shear Force F (N)}}{\text{Area A (m}^2\text{)}}$$ 其中 \(\tau\) 為剪應力(Pa = N/m²),\(F\) 為施加的剪力(N),\(A\) 為力所作用的面積(m²)。由於 1 Pa 是相當小的單位,工程上常以 MPa 表示結果(1 MPa = 1,000,000 Pa)。此計算假設應力在整個面積上均勻分布,這是計算平均剪應力時常用的簡化前提。

展示剪力除以橫截面積等於剪應力的公式關係
公式 \(\tau = F / A\):將剪力除以抗力面積即得剪應力。

範例演算

假設一支銷件(pin)在 0.01 m² 的截面積上承受 5,000 N 的剪力,則 $$\tau = 5{,}000 / 0.01 = 500{,}000 \text{ Pa} = 500 \text{ kPa} = 0.5 \text{ MPa}$$ 若此值超過材料的剪切強度(shear strength),銷件便會因剪切而破壞。

常見問題

應該使用哪些單位?力請用牛頓(N),面積請用平方公尺(m²),即可得到以帕斯卡(Pa)為單位的應力值。本計算器也會自動換算為 kPa 與 MPa。

這是平均剪應力還是最大剪應力?本計算給出的是平均剪應力。樑構件或截面不均勻的情況下,最大剪應力可能更高,需另以對應的剪力分布公式計算。

遇到雙剪(double shear)該怎麼處理?在雙剪情況下(有兩個截面共同抵抗負載),A 應採用兩個剪切面的總面積,如此算出的應力會是單剪(single shear)的一半。

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