材料力学剪切与挤压.ppt

1、第1章(2) 剪切与挤压实用计算,材料力学,主讲：李晓川 建筑工程学院 力学教研室,材料力学,剪切与挤压实用计算,2,2. 工程实例,(1) 螺栓连接( Bolted connections),(2) 铆钉连接(Riveted connections),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。,材料力学,剪切与挤压实用计算,3,(3) 键块联接(Keyed connection),(4) 销轴联接(Pinned connection),一、基本

2、概念和实例,特点：传递扭矩。,材料力学,剪切与挤压实用计算,4,2. 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,材料力学,剪切与挤压实用计算,5,4. 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

3、在连接处拉断.,一、基本概念和实例,材料力学,剪切与挤压实用计算,6,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,材料力学,剪切与挤压实用计算,7,1、内力计算,FS - 剪力(shearing force),2、切应力（ Shearing stress）,式中， FS - 剪力,A-剪切面的面积 (area in shear),三、剪切实用计算,材料力学,剪切与挤压实用计算,8,三、剪切实用计算,材料力学,剪切

4、与挤压实用计算,9,3、强度条件（Strength condition), 为材料的许用切应力 (Allowable shearing stress of a material),(factor of safety),n - 安全系数,- 剪切极限应力,三、剪切实用计算,(ultimate shearing stress),材料力学,剪切与挤压实用计算,10,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).,在接触面上的压力， 称为挤压力(bearing force)， 并记为 F .,1、挤压力F = FS,四、挤压实用计算,材料力学,剪切与挤压实用

5、计算,11,（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,3、挤压应力（Bearing stress),FbS -挤压力 (bearing force),AbS -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,材料力学,剪切与挤压实用计算,12,挤压现象的实际受力如图 所示.,挤压面的面积计算,四、挤压实用计算,材料力学,剪切与挤压实用计算,13,五、强度分析的应用,材料力学,剪切与挤压实用计算,14,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。

6、,六、受剪焊缝的剪切强度,材料力学,剪切与挤压实用计算,15,不同的粘接方式,1.剪切,2.拉伸,3.复合,七、胶粘缝强度,材料力学,剪切与挤压实用计算,16,1.剪切胶粘缝的强度条件,七、胶粘缝强度,材料力学,剪切与挤压实用计算,17,2.拉伸 胶粘缝的强度条件,七、胶粘缝强度,材料力学,剪切与挤压实用计算,18,3.复合 胶粘缝的强度条件,七、胶粘缝强度,材料力学,剪切与挤压实用计算,19,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,h

7、,例题1,材料力学,剪切与挤压实用计算,20,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bhL=20 12 100mm，传递的扭转力偶矩Me=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.,例题2,材料力学,剪切与挤压实用计算,21,综上，键满足强度要求.,(2)校核剪切强度,(3)校核挤压强度,例题2,材料力学,剪切与挤压实用计算,22,一销钉连接如图所示， 已知外力 F=18kN,被连接的构件 A 和 B 的厚度分别为 t=8mm 和 t1=5mm ,销钉直径 d=15mm , 销钉材料的许用

8、切应力为 = 60MPa ,许用挤压应力为 bS= 200MPa . 试校核销钉的强度.,例题3,材料力学,剪切与挤压实用计算,23,解: (1)销钉受力如图b所示,例题3,材料力学,剪切与挤压实用计算,24,(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.,例题3,材料力学,剪切与挤压实用计算,25,(1)销钉的剪切面面积 A,(2)销钉的挤压面面积 AbS,思考题,材料力学,剪切与挤压实用计算,26,材料力学,剪切与挤压实用计算,27,冲床的最大冲压力F=400kN，冲头材料的许

9、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 .,例题4,材料力学,剪切与挤压实用计算,28,F,解 (1)冲头为轴向压缩变形,d=34mm,例题4,材料力学,剪切与挤压实用计算,29,F,解 (2)由钢板的剪切破坏条件,=10.4mm,例题4,材料力学,剪切与挤压实用计算,30,一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.,例题5,材料力学,剪切与挤压实用计算,31,例题5,材料力学,剪切与挤压实用计算,32,(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,例题5,材料力学,剪切与挤压实用计算,33,(2) 校核铆钉的挤压强度,每个铆钉受挤压力为F/4,(3)校核钢板的拉伸强度,例题5,材料力学,剪切与挤压实用计算,34,整个接头是安全的,例题5