剪切计算及常用材料强度..

1、2.剪切强度计算(1)剪切强度条件剪切强度条件就是使构件的实际剪应力不超过材料的许用剪应力。(5-6)这里T为许用剪应力，单价为Pa或MPa。由于剪应力并非均匀分布，式(5-2)、(5-6)算出的只是剪切面上的平均剪应力，所以在使用实验的方式建立强度条件时，应使试件受力尽可能地接近实际联接件的情况，以确定试样失效时的极限载荷t0,再除以安全系数n得许用剪应力t。(5-7)各种材料的剪切许用应力应尽量从相关规范中查取。一般来说，材料的剪切许用应力T与材料的许用拉应力G之间，存在如下关系:对塑性材料：对脆性材料：t二0.6口0.8qt二0.8口1.0615x103(2)剪切实用计算剪切计算相应地也

2、可分为强度校核、截面设计、确定许可载荷等三类问题，这里就不展开论述了。但在剪切计算中要正确判断剪切面积，在铆钉联接中还要正确判断单剪切和双剪切。下面通过几个简单的例题来说明。例5-1图5-12(a)所示电瓶车挂钩中的销钉材料为20号钢，t=30MPq,直径d=20mm。挂钩及被连接板件的厚度分别为t=8mm和q=12mm。牵引力F=15kN。试校核销钉的剪切强度。rib图5-12电瓶车挂钩及其销钉受力分析示意图解：销钉受力如图5-12(b)所示。根据受力情况，销钉中段相对于上、下两段沿m-m和n-n两个面向左错动。所以有两个剪切面，是一个双剪切问题。由平衡方程容易求出：销钉横截面上的剪应力为：

3、F15x103r1t=r=23.9MPavtA兀A2x-(20x10-3)2故销钉满足剪切强度要求。例5-2如图5-13所示冲床，F=400KN，冲头o=400MPa,冲剪钢板的极限剪应力Tb=360MPa。试设计冲头maxb的最小直径及钢板最大厚度。图5-13冲床冲剪钢板及冲剪部分受力示意图解：(1)按冲头压缩强度计算d所以(2)按钢板剪切强度计算t钢板的剪切面是直径为d高为t的柱表面。FFTsmax'TA兀dtb400X103所以二0.0104m二1.04cm兀x3.4x10-2x360x106FtWmax冗dTb例5-3如图5-14所示螺钉受轴向拉力F作用，已知t=0.6g，求其

4、d：h的合理比值。图5-14螺钉受轴向拉力示意图解：螺杆承受的拉应力小于等于许用应力值：F4F<QA兀d2螺帽承受的剪应力小于等于许用剪应力值：FFTs<TA兀dh当6T同时分别达到6、T时.材料的利用最合理，既F4F0.6兀dh兀d2所以可得d:h2.4-=extPart_01C9B6CD.第二节冲压常用材料的化学成分和力学性能一、黑色金属二、有色金属三、非金属1. 深拉深用冷轧钢板发化学成分和力学性能1）深拉深钢板的化学成分深拉深用冷轧钢板主要有08Al、08F、08及10、15、20钢。其化学成分如表844所示。表844深拉深冷轧薄钢板的化学成分（GB/T52131985和G

5、B/T7101991）化学成分（质量分数%）钢板CSiMnPSNiCrCuAl0.35WWWww08A1W0.08W0.030.450.0200.030.010.030.150.020.070.050.25WWWww08F0.11W0.030.500.0400.050.050.170.35WWWww080.120.370.650.0350.050.070.170.35WWWww100.140.370.650.0350.05WWWww150.190.370.650.0400.0

6、5WWWww200.240.370.650.0400.05（2）影响钢板冲压性能的主要因素化学成分、金属组织、力学性能和表面质量等均影响冲压性能在上述钢号中用量最大的是08钢，并有沸腾钢与镇静钢之分，沸腾钢08F价廉，表面质量好，但偏析比较严重，且有“应变时效”倾向，对于冲压性能要求高，外观要求严格的零件不适合。08Al镇静钢板价格较高，但性能均匀，“应变时效”倾向小，适用于汽车、拖拉机覆盖件的拉深。1）08钢中主要元素对冲压性能的影响（表845）表845主要元素对08钢冲压性能的影响元素名称增加FeC的数量，提高钢板的抗拉强度和屈服强度，降低塑

7、性，使冲压性能恶化，特别是当FeC出现于晶界时，对冲压性能的不利影响更大SiMnAl硅溶于铁素体中，强化铁素体的作用很大，增加强度，降低塑性，含硅量越低越好，深冲压钢板不能用硅脱氧锰的直接影响不大，锰和硫形成MnS夹杂物，其数量和形态对冲压性能有影响磷显著地增加强度和脆性，并有偏析倾向，易于形成带状组织，这些都对冲压性能不利形成硫化物，其数量、形状和分布对冲压性能有很大影响，数量多、且呈细长条状分布的硫化物对冲压性能不利是镇静钢的最终脱氧剂，可与氮形成氮化铝，显著降低钢板的“应变时效”倾向，容易得到“饼形”铁素体晶粒，改善冲压性能。钢中铝的最佳含量为其质量分数=（0.030.05）%2）深拉深

8、冷轧薄板铁素体晶粒度的标准（表846）表846深拉深冷轧薄钢板铁素体晶粒级别钢号及拉深级别钢板状态ZFHFFZS08A105F，8F，10F08b，15F，20F，08，10，15，2005F，08F，10F，15F，20F，08b，08，10，15，20冷轧6，7，8或“饼形”6，7，8，9或“饼形”6，7，86，7，8，95，6，7，8，91）铝镇静钢08A1按其拉深质量分为三级：ZF拉深最复杂零件；HF拉深很复杂零件；F拉深复杂零件2）其他深冲薄钢板（包括热轧板）按冲压性能分级为：Z最伸拉深件;S深拉深件；P普通拉深件3）深拉深冷轧薄钢板的力学性能（表847）表847深拉深冷轧薄钢板的力

9、学性能（GB/T52131985和GB/T7101991)钢号厚度/mm/MPa/MPa/(%)ZFHF08A108F08101520全部全部>1.21.2<1.2W4W4W4W4W426033026034026035026035026035028037028039028039028040028042028042030042030044030044034046036048036048036050036051036051020021022022024044423942423432303230283029282726252625240.660.704）深拉深冷轧薄钢板的杯突试验冲压深度

10、（表848）表848深拉深冷轧薄钢板的杯突试验冲压深度（GB/T52131985和GB/T7101991）钢号及级别钢板厚度08A108、08F10、15、20ZFHFFZSPZSEr值（杯突试验深度）不小于9.19.08.48.08.07.80.710.38.00.810.610.510.310.08.20.910.810.710.59.08.41.011.210.810.710.511.010.910.8

11、10.410.2一一11.510.610.4一11.711.311.311.210.810.6一11.811.411.411.311.010.8一12.011.611.511.511.211.0一一11.811.711.611.411.2一一12.011.911.811.611.4一一12.112.011.911.711.5一一11.811.7一一12.311.8一2. 常用材料的力学性能1）黑色金属材料的力学性能（表849）表849黑色金属材料的力学性能材料名称材料牌

12、号材料状态抗剪强度/MPa抗拉强度/MPa伸长率屈服点/MPa弹性模量/MPa电工用工业纯铁C0.025DT1DT2DT3已退火的18023026电工硅钢D11、D12D21、D31D32、D370D310340S4148已退火的19023026普通碳素钢Q195未经退火的2603203153902833195Q2152703403354102631215Q2353103803754602126235Q2553404204105101924255Q2754005004906101520275碳素工具钢08F已退火的2203102803903218010F26036033045032200190

13、00015F2203402804203019008260340300440292101980001025037032046028一152703803404802628020200020280400360510352502100025320440400550342802020003036048045060022300201000碳素工具钢优质碳素钢合金结构钢优质弹簧钢不锈钢3540455055606570T7T12T7AT12AT8A10Mn65Mn25CrMnSiA25CrMnSi30CrMnSiA30CrMnSi60Si2Mn60Si2MnA65SiWA1Cr132Cr133Cr134Cr1

14、31Cr18Ni192Cr18Ni191Cr18Ni9Ti4005204205404405604405805505006505206705507005507306702018161443320340360380390201000213500204000220000已正火的已退火的冷作硬化的已退火的已低温退火的已低温退火的冷作硬化的已退火的经过热处理的已碾压冷作硬化的热处理退软的55060060060060095032046060040056044060007206409603203803204004004804004804605208008804305507007307607507501200

15、4005807505007005507509008001200400470400500500600500600580640100011005407002）钢在加热时的抗剪强度（表850）表850钢在加热状态的抗剪强度12101022121816101021201815353840410420430230400950145085012001400160042045048050020022020020800021000021100021000200000210000210000210000210000200000200000200000单位：MPa）(3)普通碳素钢冷弯实验指标(8-51)表851

16、普通碳素钢冷弯试验指标(GB7001988)牌号Q195Q215Q235Q255Q275试样方向冷弯试验B=2al80°钢材厚度或直径/mmW6060100100200弯心直径d备注0.5a0.5a1.5a1.5a2a2a2a2.5a2.5a2.5a3a2a3a3.5a3a4a4.5a注：B试样宽度二、有色金属O有色金属的力学性能(表852)表852有色金属的力学性能各牌号A级钢的冷弯试验，在需方有要求时才进行冷弯试验合格时，抗拉强度上限可以不作交货条件牌号材料状态抗剪强度t/MPa抗拉强度/MPa伸长率/(%)屈服点/MPa1070A,1050A已退火807511025508012

17、00冷作硬化10012015041202403A21已退火701001101451950半冷作硬化10014015520013130材料名称铝锰合金弹性模量E/MPa7200071000铝镁铜合金半冷作硬化160200230280210铝镁合金已退火130160180230100SA0270000高强度铝镁已退火170250铜合金7A04淬硬并经人工时效35050046070000镁锰合金MB1MB8硬铝2A112纯铜T1、T2、T3黄铜H62黄铜H68铅黄铜HPb59-1已退火已退火冷作硬化已退火淬硬并经自然时效淬硬后冷作硬化半硬半硬锰黄铜HMn58-2半硬12014017019098436

18、001701901902001051502803102803201602402603004202402804003004003404005202602202302402501502154004404004602003003003804203003504003504503904506003001224810121510303520104025152525153814016036834070380380200480100250142420170140400007200010800013000010000011000011500093000105000100000锡磷青铜锡锌青铜铝青铜铝锰青铜硅锰青

19、铜铍青铜白铜QSn4-4-2.5QSn4-3QA117QA19-2QBi3-1QBe2B19480550100000特硬退火不退火特硬500520560360480280300480520560600240480520240650600650450600350380600650700750300600660300546124000101861840453025250300500239540250350128011500013000092000120000117000132000141000软28035035207360450锌白铜BZn15-20400550486126000140000Ni-

20、3Ni-5德银BZn15-20Zn-3Zn-6Pb3Pb6Sn1Sn4TA2特硬520650特硬350470300480560120200203030403604804005503505506501402302540405045060035703540405021075510钛合金TA3退火440600550750镁合金可伐合金康铜TA5MB1MB8MB1MB8冷态预热300°C64068080085012014015018030505070400500Ni29Co18BMn401.517019023024030505070180500600已退火未退火400600650720149

21、1已退火20301400未退火32341600210000230000800001300001500017000三、非金属O2530202515141550525862501280090012022030415005500010400040000410004000041000810007003120008003800002025385595（1）非金属材料的极限抗剪强度（表853）表853非金属材料的极限抗剪强度（单位：MPa）材料名称纸胶板布胶板玻璃布胶板管状凸模裁切普通凸模冲裁10013014020090100120180120140160185极限抗剪强度T280000300000金属箔的玻璃布胶板130150160220金属箔的纸胶板110130140200环氧酚醛玻璃布板180210210240工业橡胶板162080石棉橡胶40一人造橡胶，硬橡胶4070一层压纸板100130140200层压布板