材料力学剪切与挤压

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,材料力学,*,单击以编辑母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,材料力学,*,第,1,章,(2),剪切与挤压实用计算,材料力学,2.,工程实例,(,1),螺栓连接,( Bolted connections),(2),铆钉连接,(,Riveted connections),F,F,螺栓,(bolt),F,F,铆钉,(rivet),F,F,铆钉,(rivet),一、基本概念和实例,特点：可传递一般 力，不可拆卸。如桥梁桁架结点处于它连接。,1. 连接件：在构件连接处起连接作用的部件，称为,连接件,。例如：螺栓、铆钉、键等。,连接件虽小，起着传递载荷的作用。,m,轴,(shaft),键,(key),齿轮,(gear),(3),键块联接,(Keyed connection),(4),销轴联接,(Pinned connection),F,F,A,B,t,d,t,1,t,1,一、基本概念和实例,特点：传递扭矩。,n,n,（合力）,（合力）,F,F,2. 受力特点,(Character of external force),以铆钉为例,构件受两组大小相等、方向相反、作用线相互很近的平行力系作用.,3. 变形特点,(Character of deformation),构件沿两组平行力系的交界面发生相对错动.,一、基本概念和实例,4. 连接处破坏三种形式:,(1),剪切破坏,沿铆钉的剪切面剪断，如,沿,n,n,面剪断,.,(2),挤压破坏,铆钉与钢板在相互接触面,上因挤压而使溃压连接松动，,发生破坏.,(3)拉伸破坏,钢板在受铆钉孔削弱的截面处，应力增大，易在连接处拉断.,F,n,n,F,S,剪切面,(shearing plane),n,n,（合力）,（合力）,F,F,一、基本概念和实例,实用计算方法：,根据构件的破坏可能性，采用能反映受力基本特征，并简化计算的假设，计算其名义应力，然后根据直接试验的结果，确定其相应的许用应力，以进行强度计算。,适用：,构件体积不大，真实应力相当复杂情况，如连接件等。,二、实用计算,m,m,F,剪切面,F,S,1、内力计算,F,S,-,剪力,(shearing force),F,F,m,m,2、切应力,（ Shearing stress）,式中，,F,S,-,剪力,A,-剪切面的面积 (area in shear),三、剪切实用计算,二个剪切面,二个剪切面,三、剪切实用计算,3、强度条件,（Strength condition), 为材料的许用切应力,(Allowable shearing stress of a material),(factor of safety),m,m,F,剪切面,F,F,m,m,n,- 安全系数,-,剪切极限,应力,三、剪切实用计算,(ultimate shearing stress),螺栓与钢板相互接触,的侧面上，发生的彼,此间的局部承压现象，,称为,挤压,(bearing).,F,F,F,F,在接触面上的压力，,称为,挤压力,(bearing force)，,并记为,F,.,挤压面,剪切面,1、挤压力,F,=,F,S,四、挤压实用计算,（1）螺栓压扁,（2）钢板在孔缘压成椭圆,2、挤压破坏的两种形式,F,F,3、挤压应力,（Bearing stress),F,bS,-挤压力 (bearing force),A,bS,-挤压面的面积（area in bearing),4、强度条件,bS,-许用挤压应力(allowable bearing stress).,四、挤压实用计算,挤压现象的实际受力如图 所示.,当接触面为圆柱面时, 挤压面积,A,bS,为实际接触面在直径平面,上的投影面积,d,h,实际接,触面,直径投影面,挤压面的面积计算,当接触面为平面时,A,bS,为实际接触面面积.,四、挤压实用计算,(Check the intensity),1、校核强度,(Determine the allowable dimension),2、设计截面,(Determine the allowable load),3、求许可载荷,五、强度分析的应用,假设：,剪切面为焊缝最小断面；,强度条件,切应力在剪切面上均匀分布。,l,有效剪切面,六、受剪焊缝的剪切强度,不同的粘接方式,1.剪切,2.拉伸,3.复合,七、胶粘缝强度,1.剪切,胶粘缝的强度条件,七、胶粘缝强度,2.拉伸,胶粘缝的强度条件,七、胶粘缝强度,3.复合,胶粘缝的强度条件,七、胶粘缝强度,P,P,木榫接头如图所示，,a,=,b,=12cm,，,h,=35cm，,c,=4.5cm,P,=40KN,，试求接头的切应力和挤压应力。,解,：,：,受力分析如图,：,切应力和挤压应力,剪切面和剪力为,挤压面和挤压力为：,P,P,a,c,h,例题1,P,P,b,仰视图,解：,(1),键的受力分析如图,齿轮与轴由平键连接,已知轴的直径,d,=70mm，,键的尺寸为,b,h,L,=20 12 100mm，传递的扭转力偶矩,M,e,=2kN.m，键的许用切应力为,= 60MPa ，许用挤压应力为,bs,= 100MPa.试校核键的强度.,b,h,l,M,e,d,F,M,e,h,例题2,综上,，,键满足强度要求.,(2),校核剪切强度,(3)校核,挤压强度,M,e,d,F,b,h,l,A,例题2,一销钉连接如图,所示，,已知外力,F,=18kN,被连接的构件,A,和,B,的厚度分别为,t,=8mm 和,t,1,=5mm ,销钉直径,d,=15mm ,销钉材料的许用切应力为, = 60MPa,许用挤压应力为,bS,= 200MPa .,试校核销钉的强度.,t,1,F,F,A,t,t,1,B,d,例题3,t,1,F,F,A,t,t,1,B,d,解: (1)销钉受力如图,b,所示,d,F,剪切面,挤压面,例题3,d,F,挤压面,F,F,S,F,S,(2)校核剪切强度,由截面法得两个面上的,剪力,剪切面积为,(3)挤压强度校核,这两部分的挤压力相等，故应取长度,为,t,的中间段进行挤压强度校核.,故销钉是安全的.,剪切面,例题3,D,d,h,F,(1)销钉的剪切面面积,A,(2)销钉的挤压面面积,A,bS,思考题,挤压面,D,d,h,F,挤压面,剪切面,h,d,冲床的最大冲压力,F,=400kN，冲头材料的许用压应力,=440MPa，钢板的,剪切强度极限,u,=360MPa，试求,冲头能冲剪,的最小孔径,d,和最大的钢板厚度,.,冲头,d,钢板,冲模,F,例题4,F,解,(1),冲头为轴向压缩变形,d,=34mm,冲头,d,钢板,冲模,F,剪切面,F,例题4,F,解,(2),由钢板的剪切破坏条件,=10.4mm,冲头,d,钢板,冲模,F,剪切面,F,例题4,一铆钉接头用四个铆钉连接两块钢板. 钢板与铆钉材,料相同. 铆钉直径,d,=16mm，钢板的尺寸为,b,=100mm，,t,=10mm，,F,= 90kN，铆钉的许用应力是 , =120MPa，,bS, =120MPa，,钢板的许用拉应力 ,=160MPa.,试校核铆钉,接头的强度.,F,F,t,t,例题5,F,F,b,F,F,t,t,例题5,(1) 校核铆钉的剪切强度,每个铆钉受力为,F,/4,每个铆钉受剪面上的剪力为,F,F,b,F,/4,F,/4,剪切面,例题5,(2) 校核铆钉的挤压强度,每个铆钉受挤压力为,F,/4,F,/4,F,/4,剪切面,挤压面,(3)校核钢板的拉伸强度,F,F,/4,F,/4,F,/4,F,/4,+,F,3,F,/4,F,/4,例题5,整个接头是安全的,F,F,/4,F,/4,F,/4,F,/4,1,1,2,2,例题5,1,、剪切的实用计算,总结： 拉(压)杆连接部分的剪切与挤压强度计算,n,n,（合力）,（合力）,P,P,P,n,n,Q,剪切面,2,、挤压的实用计算,挤压面积,总结,(Check the intensity),1、校核强度,(Determine the allowable dimension),2、设计截面,(Determine the allowable load),3、求许可载荷,材料力学图形元素库,公式框,圆柱,固定支座,可动支座,固定端,均布载荷,单元体,字母框,