せん断強度

工学において、せん断強度とは、材料または部品がせん断破壊を起こした際に生じる降伏または構造破壊の種類に対する、その材料または部品の強度を指します。せん断荷重とは、力の方向と平行な平面に沿って材料に滑り破壊を生じさせる傾向のある力のことです。紙をはさみで切ると、紙はせん断破壊を起こします。

構造工学や 機械工学において、部材のせん断強度は、部材（梁、板、ボルトなど）の製造や構築に使用する寸法や材料を設計する上で重要です。鉄筋コンクリート梁の場合、鉄筋（せん断補強筋）の主な目的は、せん断強度を高めることです。

せん断応力の場合$\displaystyle \tau }$適用する

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

どこ

$\displaystyle \sigma _{1}}$主要なストレスと

$\displaystyle \sigma _{3}}$主応力は小さい。

一般的に、延性材料（アルミニウムなど）はせん断破壊を起こし、脆性材料（鋳鉄など）は引張破壊を起こす。

計算するには：

破壊時の全力（F）と力抵抗面積（例えば、せん断荷重を受けるボルトの断面）が与えられた場合、極限せん断強度（$\displaystyle \tau }$） は：

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

平均せん断応力

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

どこ

$\displaystyle \tau _{\text{avg}}$は平均せん断応力であり、

${\displaystyle V}$は部品の各セクションに加わるせん断力であり、

${\displaystyle A}$は断面の面積です。^{[ 1 ]}

平均せん断応力は、${\displaystyle V}$として

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

これは平均応力のみであり、実際の応力分布は均一ではありません。実際の用途では、この式は近似値を与えるだけであり、最大せん断応力はより高くなります。応力は部品全体に均等に分布しているとは限らないため、推定値を考慮するとせん断強度はより高くなければなりません。^{[ 2 ]}

引張強度、降伏強度、せん断強度の関係を示す非常に大まかな目安として：^{[ 3 ]}

USS：極限せん断強度、UTS：極限引張強度、SYS：せん断降伏応力、TYS：引張降伏応力

引張強度や降伏強度のように、せん断強度に関する公表された標準値はありません。代わりに、せん断強度は極限引張強度の60%と推定されるのが一般的です。せん断強度はねじり試験で測定でき、ねじり強度と等しくなります。^{[ 4 ] [ 5 ]}

物理サンプルから測定された値が必要な場合、さまざまな材料カテゴリと試験条件を網羅する多数の試験規格が利用可能です。米国では、せん断強度を測定するためのASTM規格には、ASTM B769、B831、D732、D4255、D5379、およびD7078が含まれます。国際的には、せん断強度のISO試験規格には、ISO 3597、12579、および14130が含まれます。^{[ 7 ]}

• せん断弾性率
• せん断応力
• せん断ひずみ
• せん断強度（土壌）
• せん断強度（不連続性）
• 材料の強度
• 抗張力