剪切计算与常用材料强度

1、 . . 13/132.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0，再除以安全系数n，得许用剪应力。 (5-7)各种材料的剪切许用应力应尽量从相关规中查取。一般来说，材料的剪切许用应力与材料的许用拉应力之间，存在如下关系：对塑性材料：对脆性材料：(2) 剪切实用计算剪切计算相应地也可分为强度校核、截面设计、确定许可

2、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，30MPa，直径d=20mm。挂钩与被连接板件的厚度分别为t8mm和t112mm。牵引力F=15kN。试校核销钉的剪切强度。图5-12 电瓶车挂钩与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：故销钉满足剪切强度要求。例5-2如图5-1

3、3所示冲床，Fmax=400KN，冲头=400MPa，冲剪钢板的极限剪应力b=360 MPa。试设计冲头的最小直径与钢板最大厚度。图5-13 冲床冲剪钢板与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。所以例5-3 如图5-14所示螺钉受轴向拉力F作用，已知=0.6，求其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：螺帽承受的剪应力小于等于许用剪应力值：当、同时分别达到、时材料的利用最合理，既所以可得=extPart_01C9B6CD.第二节 冲压常用材料的化学成分和力学性能

4、HYPERLINK :/ l 1#1 一、黑色金属 HYPERLINK :/ l 1#1 二、有色金属 HYPERLINK :/ l 1#1 三、非金属一、黑色金属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、与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GB/T7101991）钢板化学成分（质量分数 %）CSiMnPSNiCrCuAl08Al0.080.030.350.450.0200.030.010.030.150.020.0708F0.050.110.030

5、.250.500.0400.040.250.100.25080.050.120.170.370.350.650.0350.040.250.100.25100.070.140.170.370.350.650.0350.040.250.150.25150.120.190.170.370.350.650.0400.040.250.250.25200.170.240.170.370.350.650.0400.040.250.250.25（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

6、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对 冲 压 性 能 的 影 响C增加FeC的数量，提高钢板的抗拉强度和屈服强度，降低塑性，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Si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Mn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

7、性能有影响P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S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Al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板状态钢 号 与 拉 深 级 别ZF HFFZS08Al05F，8F，10F08b，15F，20F，08，10，15，2005F，08F，10F，15F

8、，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08Al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学性能（GB/T52131985和GB/T7101991）钢号级别厚度/mm/MPa/MPa/（%）不 小 于08AlZFHFF全部全部1.21.20.025DT1DT2DT3已退火的18023026电工硅钢D11

9、、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2203102803903218010F2603603304503220019000015F22034028042030190082603403004402921019800010250370320460281527038034048026

10、2802020002028040036051035250210002532044040055034280202000303604804506002230020100035400520500650203202010004042054052067018340213500454405605507001636020400050已正火的44058055073014380220000555506704339060550700124102080006560073010420706007609430210000碳素工具钢T7T12T7AT12A已退火的60075010T8A冷作硬化的6009507501200

11、优质碳素钢10Mn已退火的3204604005802223021100065Mn6007501240021000合金结构钢25CrMnSiA25CrMnSi已低温退火的4005605007001895030CrMnSiA30CrMnSi4406000550750161450850优质弹簧钢60Si2Mn60Si2MnA65SiWA已低温退火的720900101200200000冷作硬化的64096080012001014001600不锈钢1Cr13已退火的320380400470214202100002Cr13320400400500204502100003Cr1340048050060018

12、4802100004Cr13400480500600155002100001Cr18Ni192Cr18Ni19经过热处理的46052058064035200200000已碾压冷作硬化的80088010001100382202000001Cr18Ni9Ti热处理退软的43055054070040200200000（2）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（单位：MPa）(3) 普通碳素钢冷弯实验指标（8-51）表851 普通碳素钢冷弯试验指标 （GB7001988）牌号试样方向冷弯试验B=2a180备注钢材厚度或直径/mm6060100100200弯心直径dQ195纵

13、0 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横0.5aQ215纵0.5a1.5a2a横a2a2.5aQ235纵a2a2.5a横1.5a2.5a3aQ2552a3a3.5aQ2753a4a4.5a注：B试样宽度二、有色金属有色金属的力学性能（表852）表852 有色金属的力学性能材料名称牌 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E/MPa铝1070A,1050A1200已退火807511025508072000冷作硬化1001201504120240铝锰合金3A21已退火701001101451950710

14、00半冷作硬化10014015520013130铝镁合金铝镁铜合金SA02已退火13016018023010070000半冷作硬化160200230280210高强度铝镁铜合金7A04已退火170250淬硬并经人工时效35050046070000镁锰合金MB1MB8已退火120140170190359843600已退火170190220230122414040000冷作硬化190200240250810160硬铝2Al12已退火10515015021512淬硬并经自然时效2803104004401536872000淬硬后冷作硬化28032040046010340纯铜T1、T2、T3软16020

15、03070108000硬2403003380130000黄铜H62软26030035380100000半硬30038020200硬42042010480黄铜H68软24030040100110000半硬28035025硬40040015250115000铅黄铜HPb59-1软3003502514293000硬4004505420105000锰黄铜HMn58-2软34039025170100000半硬40045015硬5206005锡磷青铜锡锌青铜QSn4-4-2.5QSn4-3软26030038140100000硬48055035特硬50065012546124000铝青铜QAl17退火520

16、60010186不退火5606505250115000130000铝锰青铜QAl9-2软3604501830092000硬4806005500硅锰青铜QBi3-1软2803003503804045239120000硬48052060065035540特硬56060070075012铍青铜QBe2软24048030060030250350117000硬52066021280132000141000白铜B19软24030025硬3604503锌白铜BZn15-20软28035035207硬4005501486126000140000特硬520650镍Ni-3Ni-5软3504003570硬4705

17、502210210000230000德银BZn15-20软30035035硬4805501特硬5606501锌Zn-3Zn-6120200140230407580000130000铅Pb-3Pb-62030254040505101500017000锡Sn1Sn430404050124150055000钛合金TA2退火3604804506002530TA34406005507502025TA564068080085015800900104000镁合金MB1冷态1201401701903512040000MB8150180230240141522041000MB1预热300305030505052

18、40000MB850705070586241000银180503081000可伐合金Ni29Co18400500500600康铜BMn40-1.5软400600硬650钨已退火7200700312000未退火149114800380000钼已退火203014002025385280000未退火3234160025595300000三、非金属（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 称极限抗剪强度管状凸模裁切普通凸模冲裁纸胶板布胶板玻璃布胶板金属箔的玻璃布胶板金属箔的纸胶板环氧酚醛玻璃布板工业橡胶板石棉橡胶人造橡胶，硬橡胶层压纸板层压布板绝缘纸板厚纸板软钢纸板有机玻璃聚氯乙烯氯乙烯赛璐咯皮革工业用皮革工业用毛毡桦木胶合板漆布、绝缘漆布云母人造云母硬钢纸板100130901001201401301501101301802101640407010013090100407030402040708060803040406068451030605080120150305014020012018016018