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。
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 = ((Shear Force F (N)) ÷ (Area A (m^2)))
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。
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 Pa = 500 kPa = 0.5 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。
使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)
📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位
輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。
🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障
所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。
📊 3. 符合公認學術與產業計算模型
演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。
📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出
支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。
🔄 5. 多情景敏感度動態對比
建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。
🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明
本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。
常見問題 (FAQ)
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。