材料力学剪切和挤压课件

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,*,2. 13 剪切和挤压,一、工程中的联接与失效,1、联接与联接件,螺栓联接 螺栓,2. 13 剪切和挤压一、工程中的联接与失效1、联接,1,铆钉联接 铆钉,销钉联接 销钉,铆钉联接 铆钉 销钉联接 销钉,2,键联接 键,焊接 焊口,榫接 榫头、榫孔,键联接 键 焊接 焊口 榫接 榫头、榫孔,3,2、主要失效形式（以铆钉联接为例）,F,F,剪切面,F,F,m,m,F,F,2、主要失效形式（以铆钉联接为例）FF剪切面FFmmFF,4,剪切面,F,F,m,m,F,F,受力特点：,变形特点：,杆件某一截面两侧作用有大小相等，方向相反，作用线相距很近的一对外力,杆件两部分沿剪切面发生相对错动,剪切面FFmmFF受力特点：变形特点：杆件某一截面两侧作用有,5,剪切面,F,F,联接可能的失效形式：,铆钉,圆柱承压面压溃（松动）,被剪断,F,F,S,m,m,剪切面FF联接可能的失效形式： 铆钉圆柱承压面压溃（松动）,6,铆钉,圆柱承压面压溃（松动）,被剪断,钢板,沿,1-1,截面被拉断,沿,2-2,，,3-3,被剪开,沿,2-3,弧面被压溃,剪切与挤压失效,联接可能的失效形式：,F,F,F,F,铆钉圆柱承压面压溃（松动）被剪断 钢板沿 1-1 截,7,注意到联接构件部位尺寸很小，受力又很复杂，若进行精确分析十分困难，工程中采用的是,实用计算法,。,剪切与挤压失效,联接可能的失效形式：,F,F,注意到联接构件部位尺寸很小，受力又很复杂，若进行精确分析十分,8,二、剪切与挤压的实用计算,F,/2,d,t,t,/2,t,/2,F,/2,F,/2,F,F,F,/2,F,/2,双剪,s,bs,二、剪切与挤压的实用计算F/2dtt/2t/2F/2F/2F,9,剪切的实用计算,假定剪力,F,S,均匀地分布,在剪切面上,销钉的分离体图，,剪切面上的,剪力,：,名义切应力,简化假设：,F,/2,d,剪切的实用计算假定剪力 FS 均匀地分布在剪切面上销钉的分,10,注意：,t,是在与使用条件相同，假定相同的情况下，经过实验计算得到的。,许用切应力,剪切强度条件,名义切应力,F,/2,注意：t 是在与使用条件相同，假定相同的情况下，经过实验,11,挤压的实用计算,t,/2,d,假定挤压力,F,b,均匀地分布在挤压面的,计算面积,A,bs,上,挤压应力,简化假设：,挤压面的计算面积,F,/2,s,bs,挤压的实用计算t/2d假定挤压力 Fb 均匀地分布在挤压面,12,F,/2,挤压面的计算面积,自然面积（挤压曲面）,投影面积（挤压柱面）,如例销钉，,t,/2,d,挤压应力,挤压面的计算面积,t,/2,d,F,/2,投影面积,等于,挤压面的自然面积在垂直于,挤压力方向的平面上的投影,F/2挤压面的计算面积自然面积（挤压曲面）投影面积（挤压,13,挤压强度条件,挤压应力,挤压面的计算面积,许用挤压应力,挤压面的计算面积,自然面积（挤压曲面）,投影面积（挤压柱面）,挤压强度条件挤压应力挤压面的计算面积许用挤压应力挤压面的,14,解释：,实验表明：,解释：实验表明：,15,例1,电瓶车挂钩由插销联接， 插销,t,= 30MPa,， 直径,d,=20mm,。挂钩及被联接的板件的厚度分别为,t,= 8mm,和,1.5,t,= 12mm,。牵引力,F,= 15kN,。试校核插销的剪切强度。,解,：,插销受力如图,具有两个剪切面：,双剪问题,t,1.5t,t,d,F,F,F,/2,F,/2,F,例1 电瓶车挂钩由插销联接， 插销 t = 30MPa,16,故,插销满足剪切强度要求,取两个剪切面之间的杆为研究对象，受力如图,剪切面的面积：,F,/2,F,/2,F,F,F,S,F,S,双剪问题,剪切强度校核,由平衡得：,故插销满足剪切强度要求取两个剪切面之间的杆为研究对象，受力如,17,键联接,轮,轴,键,b,h,失效形式：剪切、挤压,键联接轮轴键bh失效形式：剪切、挤压,18,例2 如图传动轴，直径,d,=50mm,，齿轮与轴用平键联接，传递的力偶矩,M,e,= 720Nm,。键材料的许用切应力,t,=100MPa,，许用挤压应力,s,bs, = 250MPa,，试选择平键，并校核强度。,M,e,例2 如图传动轴，直径 d =50mm，齿轮与轴,19,M,e,解：取轴键组合为研究对象进行,受力分析,d,M,e,O,b,h,根据轴径、转递的力偶矩查设计手册，,得到键的尺寸,16*10*45,（宽高长）,Me解：取轴键组合为研究对象进行受力分析dMeObh根据轴径,20,键的强度校核,剪切,挤压,联接键安全,按设计规范选取的键，能正常工作，通常不需再校核其强度,d,M,e,O,b,h,键的强度校核 挤压联接键安全按设计规范选取的键，能正常工作，,21,例3,图示拉杆，用四个直径相同的铆钉连接，校核铆钉和拉杆的强度。假设拉杆与铆钉的材料相同，已知,P,=80kN，,b,=80mm，,t,=10mm，,d,=16mm，,t,=100MPa，,s,bs,=,160MPa，,s,=,150MPa 。,P,P,解：1.,取铆钉为研究对象,b,t,d,注意到铆钉对象分布，每钉受力均为,P,/4,剪切：,P,/4,P,/4,例3 图示拉杆，用四个直径相同的铆钉连接，校核铆钉和拉杆的,22,挤压：,P,P,b,t,d,P,/4,P,/4,挤压：PPbtdP/4P/4,23,P,P,/4,拉杆拉伸强度计算：,2. 取拉杆为研究对象,P,P,b,t,d,拉杆危险截面,P,P,/4,P,/4,P,/4,P,/4,F,N,P,/2,3,P,/4,注意到拉杆和铆钉材料相同，免计算拉杆的挤压强度,PP/4拉杆拉伸强度计算：2. 取拉杆为研究对象PPbtd拉,24,三、安全构件和下料,安全构件：超载时首先破坏的构件,下料：冲压成型、剪切板料。,要求：要发生破坏,破坏条件,剪切强度极限,三、安全构件和下料安全构件：超载时首先破坏的构件要求：要发生,25,冲孔条件,冲孔条件,26,材料力学剪切和挤压课件,27,材料力学剪切和挤压课件,28,材料力学剪切和挤压课件,29,例3 联轴器，用凸缘和螺栓连接两轴，螺栓分布在直径,D,=150mm,的圆周上,，传递转矩,m,=2500N.m。,凸缘厚度,h,=10mm，,螺栓,的许用拉应力,试设计螺栓直径,d,。,F,F,h,h,例3 联轴器，用凸缘和螺栓连接两轴，螺栓分布在直径 D,30,解：注意到螺栓是对称分布的，4个螺栓每个受力均应为相等的。其剪力为,F,s,以轴心取矩，列平衡方程,解：注意到螺栓是对称分布的，4个螺栓每个受力均应为相等的。其,31,注意到,取,F,F,h,h,按剪切设计,d,注意到取FFhh按剪切设计 d,32,按挤压设计螺栓,d,注意到挤压面是半圆柱面,注意到,取,F,F,h,h,综合以上两种结果,按挤压设计螺栓 d注意到挤压面是半圆柱面注意到,33,材料力学剪切和挤压课件,34,材料力学剪切和挤压课件,35,M,e,Me,36,（一） 剪切的实用计算,F,以螺栓为例,剪切面,F,s,由力的平衡，有：,F,s,为剪切内力，即切应力在剪切面上的合力，我们称之为,剪力,F,F,将螺栓从剪切面截开，,（一） 剪切的实用计算F以螺栓为例剪切面Fs由力的平衡，有,37,切应力在剪切面上的分布情况是非常复杂的,工程上往往采用实用计算的方法,假定剪力,F,s,均匀地分布,在剪切面上。,许用切应力,剪切强度条件,注意： 是在与使用条件相同，假定相同的情况下，经过实验计算得到的。,切应力在剪切面上的分布情况是非常复杂的工程上往往采用实用计算,38,