剪切强度

剪切强度（Shear strength）是工程学名词，是一个描述物质对抗剪切力强度的专有名词，也就是物质在承受剪切力时会出现降伏或是结构失效（英语：structural failure）时的剪切力强度。剪切力是二个彼此平行，方向相反的力，当用剪刀剪纸张时，纸张就是因为剪切力而剪开。

在结构工程及机械工程中，设计许多零件或是结构的尺寸时，需要考虑材料的剪切强度，例如梁、浅基础（英语：Shallow foundation）及螺丝都是要考虑剪切强度的零件。若是钢筋混凝土梁，会用肋筋（Stirrups）来增强梁的剪切强度。

剪应力${\displaystyle \tau }$的计算方式如下

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

其中

${\displaystyle \sigma _{1}}$是最大主应力及

${\displaystyle \sigma _{3}}$是最小主应力

一般而言，:延性材料（例如铝）会因为剪切力而失效，而脆性材料（例如铸铁）会因为伸张力而失效，细节可参考极限抗拉强度。

若要计算剪切强度，假设失效的力是F，已知抵抗施力的面积（例如承受剪力的螺栓截面），极限剪切强度（${\displaystyle \tau }$）为：

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

比较

以下是各材料的抗拉强度、降伏强度及剪切强度的大略比较^[1]：

材料	和极限强度（UTS）的关系	和降伏强度（TYS）的关系
钢	USS约为0.75*UTS	SYS约为0.58*TYS（英语：von Mises yield criterion）
球墨铸铁	USS约为0.9*UTS	SYS约为0.75*TYS
展性铸铁（英语：Malleable Iron）	USS约为1.0*UTS
锻铁	USS约为0.83*UTS
铸铁	USS约为1.3*UTS
铝和铝合金	USS约为0.65*UTS	SYS约为0.55*TYS

USS：极限剪切强度，UTS：极限抗拉强度，SYS：剪切降伏强度，TYS：抗拉降伏强度

材料	极限剪切强度（Ksi）	极限剪切强度（MPa）
玻璃纤维/epoxy （23℃）[2]	7.82	53.9

为了要从试样中得到剪切强度的值，有许多不同的测试标准，包括不同的材料种类及测试条件。美国量测剪切强度的ASTM标准有ASTM B831、D732、D4255、D5379及D7078。国际上的ISO测试标准有ISO 3597、12579及14130^[3]。

参考资料

1. 存档副本. [2016-10-19]. （原始内容存档于2017-05-01）.
2. Watson, DC. Mechanical Properties of E293/1581 Fiberglass-Epoxy Composite and of Several Adhesive Systems (PDF) (技术报告). Wright-Patterson Air Force, Ohio: Air Force Wright Aeronautical Laboratories: 16. May 1982 [24 October 2013]. （原始内容存档 (PDF)于2018-10-24）.
3. S. Grynko, "Material Properties Explained" (2012), ISBN 1-4700-7991-7, p. 38.

相关条目

• 剪切模量
• 剪应力
• 剪应变
• 剪切强度 (土壤)（英语：Shear strength (soil)）
• 剪切强度 (不连续)（英语：Shear strength (Discontinuity)）
• 材料强度
• 极限抗拉强度