剪切和擠壓課件.ppt

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1、§2.13剪切和擠壓的實(shí)用計(jì)算工程中構(gòu)件或零件彼此連接時(shí)，起連接作用的部件稱為連接件。常用鉚釘、螺栓、銷釘、鍵等作為連接件。連接件的受力特點(diǎn)：力在一條軸線上傳遞中有所偏離（與拉壓情況不同）問題：1.力傳遞的偏離引起什么新的力學(xué)現(xiàn)象？2.如何計(jì)算連接件、被連接構(gòu)件的強(qiáng)度？螺栓連接鉚釘連接銷軸連接平鍵連接榫齒連接焊接連接聯(lián)軸節(jié)銷螺栓螺栓螺栓鉚釘鉚釘平鍵鍵m軸齒輪PP焊接連接件和被連接件可能存在三種形式的破壞：1)鉚釘沿剪切面n-n被剪斷，稱為剪切破壞；2)鉚釘和鋼板的接觸面（擠壓面）發(fā)生擠壓破壞；3)沿鋼板的鉚釘孔截面，因強(qiáng)度不足被拉斷。nnPP剪斷擠壓破壞拉斷基于螺栓的受力分析，容易預(yù)測

2、出螺栓可能的失效形式（1）在截面mn處被剪斷（2）受擠壓部分的半圓被“擠扁”（近似半橢圓）mn剪切變形的受力特點(diǎn)：一、剪切的實(shí)用計(jì)算構(gòu)件受等值、反向、作用線距離很近的二平行力的作用。FF剪切面變形特征：桿件沿兩力之間的截面發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，甚至破壞。剪切面：發(fā)生錯(cuò)動(dòng)的面。單剪切：有一個(gè)剪切面的桿件，如鉚釘。一個(gè)剪切面單剪切單剪切雙剪切:有兩個(gè)剪切面FFFτmmFSFmmx以鉚釘為例：外力→內(nèi)力→應(yīng)力→強(qiáng)度計(jì)算剪力FS：剪切面上的內(nèi)力。FFmmFτmmFFSmmx切應(yīng)力τ：假設(shè)：A：剪切面的面積。剪切強(qiáng)度條件：剪切面上的應(yīng)力。τ在剪切面上均勻分布,其方向與Fs相同。故τ是名義剪應(yīng)力[?]：許用切

3、應(yīng)力；由實(shí)驗(yàn)得?？刹橛嘘P(guān)手冊。注意：1.（2.23）式適用于其它剪切構(gòu)件;2.（2.23）式可解決三類強(qiáng)度問題：1）校核：2）設(shè)計(jì)截面尺寸：3）確定許可載荷：二、擠壓的實(shí)用計(jì)算擠壓面：連接件和被連接件相互壓緊的接觸面。擠壓破壞：在擠壓面產(chǎn)生過大的塑性變形（導(dǎo)致連接松動(dòng)）、壓潰或連接件（如鉚釘）被壓扁。如圖為鉚釘上的擠壓面。FFFbsFbsFFFFFF擠壓力Fbs：擠壓面上的壓力。擠壓應(yīng)力?bs：假設(shè)：?bs在擠壓面上均勻分布。擠壓面上的正應(yīng)力。bearingsurface直徑d?bs擠壓強(qiáng)度條件：其中[σbs]：許用擠壓應(yīng)力；注意：1)（2.25）式可解決三類強(qiáng)度問題；Abs：擠壓面的

4、計(jì)算面積。2）連接件與被連接件的材料不同時(shí)，應(yīng)對擠壓強(qiáng)度較低的材料進(jìn)行擠壓計(jì)算，即選用較小的許用擠壓應(yīng)力。3)當(dāng)擠壓面為平面時(shí)，Abs為擠壓面的實(shí)際面積；h：平鍵高度l：平鍵長度如平鍵：FbhlF4)當(dāng)擠壓面為半圓柱面時(shí)，Abs為擠壓面的徑向投影面積。如鉚釘：FFδFbsFbs擠壓面徑向投影面直徑直徑d?bsFbsFbs上圖的擠壓面積為：當(dāng)擠壓面為半圓柱面時(shí)：Abs為擠壓面的徑向投影面積。如鉚釘：擠壓強(qiáng)度條件：切應(yīng)力強(qiáng)度條件：脆性材料：塑性材料：小結(jié)：連接件的強(qiáng)度計(jì)算為充分利用材料，切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力應(yīng)滿足圖示接頭，受軸向力F作用。已知F=50kN，b=150mm，δ=10mm，d=17

5、mm，a=80mm，[σ]=160MPa，[τ]=120MPa，[σbs]=320MPa，鉚釘和板的材料相同，試校核其強(qiáng)度。2.板的剪切強(qiáng)度解：1.板的拉伸強(qiáng)度例題3.鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度4.板和鉚釘?shù)臄D壓強(qiáng)度結(jié)論：強(qiáng)度足夠。dDhF銷釘?shù)募羟忻婷娣eA=？銷釘?shù)臄D壓面面積Abs=？思考題求:dDhF銷釘?shù)募羟忻婷娣eA=？剪切面hddDhF剪切面擠壓面銷釘?shù)臄D壓面面積Abs=？擠壓面例一鉚釘接頭用四個(gè)鉚釘（鉚釘群）連接兩塊鋼板。鋼板與鉚釘材料相同。鉚釘直徑d=16mm，鋼板的尺寸為b=100mm，t=10mm，P=90KN，鉚釘?shù)脑S用應(yīng)力是[?]=120MPa，[?bs]=160MPa，鋼板的

6、許用拉應(yīng)力[?]=120MPa。試校核鉚接頭的強(qiáng)度。PPbPPtt解：(1)校核鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度：剪切面每個(gè)鉚釘受力為P/4每個(gè)鉚釘剪切面上的剪力為：PPbPPtt(2)校核鉚釘和鋼板的擠壓強(qiáng)度：鉚釘每個(gè)擠壓面上的擠壓力為:受剪面擠壓面面積為:∴鉚釘滿足剪切強(qiáng)度條件?！嚆T釘和鋼板都滿足擠壓強(qiáng)度條件。擠壓面PP(3)校核鋼板的拉伸強(qiáng)度：畫軸力圖，找出危險(xiǎn)截面。2211+∴整個(gè)接頭安全P2211∴鋼板滿足拉伸強(qiáng)度條件。∵鋼板為塑性材料，∴不考慮應(yīng)力集中現(xiàn)象本章小結(jié)1．軸向拉伸和壓縮時(shí)的重要概念：內(nèi)力、應(yīng)力、變形和應(yīng)變等相應(yīng)的計(jì)算和公式：——內(nèi)力、內(nèi)力圖——正應(yīng)力公式——應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系（桿

7、變形公式可以推出）——圣維南原理——應(yīng)力集中——斜截面應(yīng)力公式2．材料力學(xué)性能最主要、最基本的實(shí)驗(yàn)（低碳鋼拉伸）——材料抵抗彈性變形能力的指標(biāo)——材料的強(qiáng)度指標(biāo)——材料的塑性指標(biāo)3．塑性材料和脆性材料塑性材料的強(qiáng)度特征——屈服極限和強(qiáng)度極限脆性材料強(qiáng)度特征——強(qiáng)度極限4．軸向拉、壓的強(qiáng)度條件5．軸向拉、壓的剛度條件6、超靜定桁架的特點(diǎn)及解法（一般問題、裝配應(yīng)力、溫度應(yīng)力）——后面作為小專題來講7.連接件的實(shí)用計(jì)算小知識(shí)：是誰首先提出彈性定律？彈