工程力学5章剪切48

1、剪切和挤压剪切的概念及实用计算挤压的概念及实用计算剪切与挤压的实用计算工程中常见的连接件销钉连接QPP螺栓铆钉工程中常见的连接件PP特点：可传递一般 力，可拆卸。特点：可传递一般 力，不可拆卸。如桥梁桁架结点属于铆钉连接。工程中常见的连接件键连接特点：传递扭矩。连接件：铆钉、销钉、螺栓、 键等。在构件连接处起连接作用的部件；起着传递载荷的作用。连接件，通常发生与轴向拉压不同的变形，但也是杆件的基本变形之一；按构件的破坏可能性，采用既反应受力的基本特征，又简化计算的假设，计算其名义应力，然后根据直接试验的结果，确定许用应力，进行强度计算。实用计算：剪切概念及其实用计算一、工程实例实例1工件1先落

2、下压住钢板，随后剪刀2落下，剪断钢板；剪板机的工作原理1P2钢板的变形实例2：两块钢板的铆钉连接FF连接两块钢板的鉚钉，给钢板沿两个方向施加外力F。连接两块钢板的铆钉铆钉的变形二、连接件受力分析FF受力特点：且相距很近的平行力系的作用。杆件受到:两个大小相等，方向相反、作用线垂直于杆的轴线,并且相互平行,剪切变形FF变形特点：构件沿两组平行力系的交界面发生相对错动。剪切面剪切面：单剪：发生错动的面；有一个剪切面的；双剪：有二个剪切面的；小矩形 nnFF与外力的作用线平行分析螺栓的剪切面U形连接件中螺栓的受力与变形分析剪切面分析B处螺栓的剪切面FF/2F/2分析螺钉连接的传动系统的剪切面凸缘家用

3、剪刀被剪物体的剪切面分析键的剪切面三、剪切变形的内力FS=F与剪切面平行的内力剪力从有限元计算结果看剪切面上应力的分布情况十分复杂，工程中采用近似计算。（1）实际：切应力在剪切面上均匀分布；（2）假设：四、剪切变形的实用计算A：剪切面面积；（3）名义切应力剪切强度条件：名义许用切应力2、选择截面尺寸;3、确定许可载荷；1、强度校核；可解决三类问题：在假定的前提下进行实物或模型实验，确定许用应力。例1 电瓶车挂钩由插销联接，如图。插销材料为20钢， ，直径 。挂钩及被联接的板件的厚度分别为 和 。牵引力 。试校核插销的剪切强度。分析插销受力确定剪切面计算内力所以，插销满足强度要求F冲头t钢板冲模

4、例2 图示冲床的最大冲压力为400KN，冲头的直径d=34mm，试求此冲床所能冲剪钢板的最大厚度 t。被冲剪钢板的剪切极限 应力为FF/2F剪切面是钢板内被 冲头冲出的圆柱体的侧面：t冲孔所需要的条件：F/2分析钢板的受力剪切面例3、图示所示的销钉连接中，构件A通过安全销C将力偶矩传递到构件B。已知载荷P=2KN，加力臂长L=1.2米，构件B的直径D=65mm，销钉的极限剪应力u =200MPa。求安全销所需的直径。 取构件B和安全销为研究对象 ，例4 凸缘联连轴器传递的力矩为M=200Nm，四只螺栓的直径均为d=10mm，对称地分布在D=80mm的圆周上，螺栓的许用剪应力 校核螺栓的强度。M

5、M（1）取联轴器的一个法兰盘和四只螺栓为研究对象进行受力分析，设每一个螺栓的受力为F，则四只螺栓的受力与外力偶M相平衡。 FF (2)取单个螺栓为研究对象进行受力分析； (3)校核螺栓的强度MF练习1、P100KN，螺栓的直径为D30毫米，许用剪应力为60MP，校核螺栓的强度。如果强度不够，设计螺栓的直径。P练习3、夹剪夹住直径为3毫米的铅丝，铅丝的剪切极限应力为：0100MP，求力P？20050P4 夹剪如图所示。销子C的直径d=5mm。当加力P=0.2kN，剪直径与销子直径相同的铜丝时，求铜丝与销子横截面的平均剪应力。已知a=30mm，b=150mm。挤压概念及其实用计算铆钉在接触面上产生

6、变形钢板的在接触面处的变形铆钉与钢板在接触处相互压紧，在铆钉或铆钉孔处因相互压紧而产生塑性变形;挤压变形P挤压力：局部接触面上的总压力（外力）;或者挤压面上传递的力。连接件和被连接件在接触面上相互压紧.挤压：两个构件之间相互接触的局部接触面，用 Abs 表示;挤压面：若接触面为平面，若接触面为圆柱侧面（铆钉、螺栓、销），PPdt挤压面与外载荷垂直；挤压面的面积取接触面的面积；挤压面的面积取圆柱侧面在直径平面上的投影。铆钉的挤压应力分布铆钉挤压面上应力不是均匀分布的;板孔的挤压应力分布在工程中采用实用计算挤压应力在挤压面上均匀分布;假设：由假设而得到的挤压面上的应力名义挤压应力:挤压面上产生何种

7、应力？铆钉的名义挤压应力3、 挤压力 F是外力，不是内力。1 由直接试验结果，按名义挤压应力计算，并考虑了安全系数后得到的。几点注意2、试验表明，许用挤压应力 比材料的许用压应力 要大。挤压强度条件 4、当连接件与被连接件的材料不同时，应对许用挤压应力较小者进行挤压强度校核。键:连接轴和轴上的传动件（如齿轮、皮带轮等）,使轴和传动件不发生相对转动，以传递扭矩。键连接的传动系统分析轮、轴、平键结构中键的剪切面与挤压面(1)、 取轴和键为研究对象进行受力分析FM键的右侧的下半部分受到轴给键的作用力，合力大小F；(2)、单独取键为研究对象受力分析键的左侧上半部分受到轮给键的约束反力的作用，合力大小F

8、；平键受力两组力的作用线交错的面；(3)、剪切面：平键的切应力(5) 挤压应力相互压紧的局部接触面； (4)、挤压面：例1 齿轮与轴由平键（bhL=20 12 100）连接，它传递的扭矩m=2KNm，轴的直径d=70mm，键的许用剪应力为= 60M Pa ，许用挤压应力为jy= 100M Pa，试校核键的强度。 mbhLmdP1 键的受力分析（bhL=20 12 100） d=70mm， m=2KNm = 60M Pa ， jy= 100M Pa2 剪切面与挤压面的判定bhL综上，键满足强度要求。切应力和挤压应力的强度校核mdPbhL（bhL=20 12 100） d=70mm， m=2KNm

9、 = 60M Pa ， jy= 100M Pa键的受力分析例2 齿轮与轴由平键（b=16mm，h=10mm，）连接，它传递的扭矩m=1600Nm，轴的直径d=50mm，键的许用剪应力为= 80M Pa ，许用挤压应力为bs= 240M Pa，试设计键的长度。 mmdPbhLbhL2 剪切面与挤压面的判定3 切应力和挤压应力的强度条件FFLLb例3 两矩形截面木杆，用两块钢板连接如图示。已知拉杆的截面宽度 b=25cm，沿顺纹方向承受拉力F=50KN，木材的顺纹许用剪应力为 , 顺纹许用挤压应力为 。试求接头处所需的尺寸L和 。FF/2F/2剪切面由剪切强度条件：由挤压强度条件：取一根杆为研究对

10、象，受力分析FFLLb确定挤压面8、判断剪切面和挤压面时应注意：剪切面是构件两部分发生 的平面；挤压面是构件 表面。9、“剪断钢板时，所用外力使钢板产生的应力大于材料的屈服极限。”10、在轴、键、轮传动机构中，键埋入轴、轮的深度相等，三者的许用挤压应力为：bs1，bs2，bs3，三者之间应该有怎样的合理关系？11 在平板与螺栓之间加一垫片，可以提高 的强度。A：螺栓拉伸； B：螺栓挤压；C：螺栓的剪切； D：平板的挤压；接头的强度计算在铆钉钢板的接头中，有几种可能的破坏？PP铆钉受力假设(2)若各铆钉的材料相同、直径不等，而外力作用线通过钉群截面 形心，FF/nF/nF/nF/nFF1F2则每一铆钉的受力相等。(1)、若各铆钉的材料相同、直径相等，且外力作用线通过钉群截面形心，则每一铆钉的受力与该铆钉的横截面面积成正比。(3) 各铆钉材料相同、直径相等，外力偶作用面垂直于铆钉轴线各铆钉受力大小与该铆钉横截面形心至钉群截面形心的距离成正比，而力的方向与该铆钉至钉群截面形心的连线相 垂直。TFQ假定每个铆钉所受的力相等。可能造成的破坏：（1）因铆钉被剪断而使铆接被破坏； （