上海大学建筑力学第五章课件

第五章剪切刘鹏上海大学国际工商与管理学院11/21/20221第五章剪切第五章剪切刘鹏11/21/20221第五章剪切5．1剪切和挤压的概念5．1．1剪切Shear的概念5．1．2挤压的概念11/21/20222第五章剪切5．1剪切和挤压的概念5．1．1剪切Shear的概念115．1．1剪切Shear的概念11/21/20223第五章剪切5．1．1剪切Shear的概念11/21/20223第五章5．1．1剪切Shear的概念11/21/20224第五章剪切5．1．1剪切Shear的概念11/21/20224第五章剪切变形的特点1)受力特点2)变形特点11/21/20225第五章剪切剪切变形的特点1)受力特点11/21/20225第五章剪5．1．2挤压的概念构件发生剪切变形时，往往会受到挤压作用。挤压11/21/20226第五章剪切5．1．2挤压的概念构件发生剪切变形时，往往会受到挤压作用例：铆钉孔被铆钉压成长圆孔挤压：发生在两个构件相互接触的表面。压缩：发生在一个构件上11/21/20227第五章剪切例：铆钉孔被铆钉压成长圆孔挤压：发生在两个构件相互接触的表面5．2剪切和挤压的实用计算5．2．1剪切的实用计算5．2．2挤压的实用计算11/21/20228第五章剪切5．2剪切和挤压的实用计算5．2．1剪切的实用计算11/215．2．1剪切的实用计算计算剪切面上的内力11/21/20229第五章剪切5．2．1剪切的实用计算计算剪切面上的内力11/21/2025．2．1剪切的实用计算实用计算法：假定切力在剪切面上的分布是均匀的保证构件在工作时不发生剪切破坏，强度条件为11/21/202210第五章剪切5．2．1剪切的实用计算实用计算法：假定切力在剪切面上的分布5．2．2挤压的实用计算实用计算法：认为挤压应力在挤压面上的分布是均匀的11/21/202211第五章剪切5．2．2挤压的实用计算实用计算法：认为挤压应力在挤压面上的挤压面积的计算1）当接触面为圆柱面的一部分（螺栓、销钉、铆钉）11/21/202212第五章剪切挤压面积的计算1）当接触面为圆柱面的一部分（螺栓、销钉、铆钉挤压面积的计算2）接触面是平面时，接触面积为挤压面积保证构件局部不发生挤压塑性变形，强度条件为11/21/202213第五章剪切挤压面积的计算2）接触面是平面时，接触面积为挤压面积11/25.3鉚接接头的实用计算如图a所示用鉚钉连接两块钢板，当钢板受拉力作用时，鉚钉就受到由钢板传来的上、下两个力P的作用11/21/202214第五章剪切5.3鉚接接头的实用计算如图a所示用鉚钉连接两块钢板，当钢鉚钉在这对横向力作用下，上、下两部分沿m-m截面错动，m-m截面叫受剪面或叫剪切面可取上半部分(或下半部分)鉚钉为研究对象，其受力图为图(b)的所示，显然，为使上半部分的平衡条件得到满足，受剪面m-m上必然存在着一个与外力大小相等、方向相反的内力Q，即由平衡方程剪切的强度11/21/202215第五章剪切鉚钉在这对横向力作用下，上、下两部分沿m-m截面错动，m-m力Q是在截面m-m上，平行于截面m-m的，这种平行于截面的内力叫剪力轴向拉压时，杆件横截面上的轴力垂直于截面;它在单位面积上的大小是正应力σ，正应力σ也垂直于截面。现在所研究的内力----剪力是平行横截面的，它在单位面积上的大小便是剪应力τ11/21/202216第五章剪切力Q是在截面m-m上，平行于截面m-m的，这种平行于截面的内剪应力的计算公式剪切的强度条件为:对于塑性材料[τ]=(0.6~0.8)[σ]对于脆性材料[τ]=(0.8~1.0)[σ]11/21/202217第五章剪切剪应力的计算公式11/21/202217第五章剪切挤压强度两接触面上存在的相互的压力称为挤压力Pj，相互接触面称为挤压面。在挤压面上，单位面积上的挤压力称为挤压应力，用符号σj叫表示11/21/202218第五章剪切挤压强度两接触面上存在的相互的压力称为挤压力Pj，相互接触在接触面上，鉚钉与钢板之间的挤压应力分布情况如图(b)所示。最大应力发生在圆柱形接触面的中线上11/21/202219第五章剪切在接触面上，鉚钉与钢板之间的挤压应力分布情况如图(b)所示挤压应力的计算公式为式中Pj为挤压面上的挤压力。Aj为挤压面的计算面积挤压强度条件为:塑性材料[σj]=(0.5-2.5)[σ]脆性材料[σj]=(0.9-1.5)[σ]11/21/202220第五章剪切挤压应力的计算公式为11/21/202220第五章剪切[例5-1]对如图所示的鉚接构件，已知钢板和鉚钉材料相同，许用应力[σ]=160Ma，[τ]=140MPa，[σj]=320MPa，鉚钉直径d=16mm，P=110kN。试校核该鉚接连接件的强度。11/21/202221第五章剪切[例5-1]对如图所示的鉚接构件，已知钢板和鉚钉材料相同，许(1)鉚钉的剪切强度校核以鉚钉作为研究对象，画出鉚钉的受力图，图(b)每个鉚钉受到的作用力为:每个鉚钉受剪面积为：11/21/202222第五章剪切(1)鉚钉的剪切强度校核以鉚钉作为研究对象，画出鉚钉的受力图由剪切强度条件式所以鉚钉的剪切强度条件满足11/21/202223第五章剪切由剪切强度条件式11/21/202223第五章剪切(2)校核鉚钉与钢板的挤压强度每个鉚钉与钢板接触处的挤压力挤压面面积按规定应采用鉚钉圆柱体的直径平面面积Aj=td由挤压强度条件式挤压强度条件满足11/21/202224第五章剪切(2)校核鉚钉与钢板的挤压强度每个鉚钉与钢板接触处的挤压力1(3)校核钢板的拉伸强度因两块钢板受力和开孔情况相同，只需校核其中一块即可如图(c)所示。现以下面一块钢板为例。钢板相当一根受多个力作用的拉杆，先作出其轴力图如图(d)所示11/21/202225第五章剪切(3)校核钢板的拉伸强度因两块钢板受力和开孔情况相同，只需校1-1截面与3-3截面受鉚钉孔削弱后的净面积相同，而1-1截面上的轴力比3-3截面上的轴力小，所以，3-3截面比1-1截面更危险，不再校核1-1截面。而2-2截面与3-3截面相比较，前者净面积小，轴力也较小;后者净面积大而轴力也大11/21/202226第五章剪切1-1截面与3-3截面受鉚钉孔削弱后的净面积相同，而1-1截截面2-2截面3-3钢板的拉伸强度条件满足11/21/202227第五章剪切截面2-211/21/202227第五章剪切[例5-2]己知钢板厚度t=10mm，其剪切极限应力为白=300MPa，如图4-7(a)所示。若用冲床将钢板冲出直径d=25mm的孔，问最小需要用多大的冲剪力P?11/21/202228第五章剪切[例5-2]己知钢板厚度t=10mm，其剪切极限应力为白=3剪切面就是图(b)所示的钢板被冲头冲出的圆饼的侧面，其面积为:产生剪切破坏所需要的冲剪力为:11/21/202229第五章剪切剪切面就是图(b)所示的钢板被冲头冲出的圆饼的侧面，其面积为第五章剪切刘鹏上海大学国际工商与管理学院11/21/202230第五章剪切第五章剪切刘鹏11/21/20221第五章剪切5．1剪切和挤压的概念5．1．1剪切Shear的概念5．1．2挤压的概念11/21/202231第五章剪切5．1剪切和挤压的概念5．1．1剪切Shear的概念115．1．1剪切Shear的概念11/21/202232第五章剪切5．1．1剪切Shear的概念11/21/20223第五章5．1．1剪切Shear的概念11/21/202233第五章剪切5．1．1剪切Shear的概念11/21/20224第五章剪切变形的特点1)受力特点2)变形特点11/21/202234第五章剪切剪切变形的特点1)受力特点11/21/20225第五章剪5．1．2挤压的概念构件发生剪切变形时，往往会受到挤压作用。挤压11/21/202235第五章剪切5．1．2挤压的概念构件发生剪切变形时，往往会受到挤压作用例：铆钉孔被铆钉压成长圆孔挤压：发生在两个构件相互接触的表面。压缩：发生在一个构件上11/21/202236第五章剪切例：铆钉孔被铆钉压成长圆孔挤压：发生在两个构件相互接触的表面5．2剪切和挤压的实用计算5．2．1剪切的实用计算5．2．2挤压的实用计算11/21/202237第五章剪切5．2剪切和挤压的实用计算5．2．1剪切的实用计算11/215．2．1剪切的实用计算计算剪切面上的内力11/21/202238第五章剪切5．2．1剪切的实用计算计算剪切面上的内力11/21/2025．2．1剪切的实用计算实用计算法：假定切力在剪切面上的分布是均匀的保证构件在工作时不发生剪切破坏，强度条件为11/21/202239第五章剪切5．2．1剪切的实用计算实用计算法：假定切力在剪切面上的分布5．2．2挤压的实用计算实用计算法：认为挤压应力在挤压面上的分布是均匀的11/21/202240第五章剪切5．2．2挤压的实用计算实用计算法：认为挤压应力在挤压面上的挤压面积的计算1）当接触面为圆柱面的一部分（螺栓、销钉、铆钉）11/21/202241第五章剪切挤压面积的计算1）当接触面为圆柱面的一部分（螺栓、销钉、铆钉挤压面积的计算2）接触面是平面时，接触面积为挤压面积保证构件局部不发生挤压塑性变形，强度条件为11/21/202242第五章剪切挤压面积的计算2）接触面是平面时，接触面积为挤压面积11/25.3鉚接接头的实用计算如图a所示用鉚钉连接两块钢板，当钢板受拉力作用时，鉚钉就受到由钢板传来的上、下两个力P的作用11/21/202243第五章剪切5.3鉚接接头的实用计算如图a所示用鉚钉连接两块钢板，当钢鉚钉在这对横向力作用下，上、下两部分沿m-m截面错动，m-m截面叫受剪面或叫剪切面可取上半部分(或下半部分)鉚钉为研究对象，其受力图为图(b)的所示，显然，为使上半部分的平衡条件得到满足，受剪面m-m上必然存在着一个与外力大小相等、方向相反的内力Q，即由平衡方程剪切的强度11/21/202244第五章剪切鉚钉在这对横向力作用下，上、下两部分沿m-m截面错动，m-m力Q是在截面m-m上，平行于截面m-m的，这种平行于截面的内力叫剪力轴向拉压时，杆件横截面上的轴力垂直于截面;它在单位面积上的大小是正应力σ，正应力σ也垂直于截面。现在所研究的内力----剪力是平行横截面的，它在单位面积上的大小便是剪应力τ11/21/202245第五章剪切力Q是在截面m-m上，平行于截面m-m的，这种平行于截面的内剪应力的计算公式剪切的强度条件为:对于塑性材料[τ]=(0.6~0.8)[σ]对于脆性材料[τ]=(0.8~1.0)[σ]11/21/202246第五章剪切剪应力的计算公式11/21/202217第五章剪切挤压强度两接触面上存在的相互的压力称为挤压力Pj，相互接触面称为挤压面。在挤压面上，单位面积上的挤压力称为挤压应力，用符号σj叫表示11/21/202247第五章剪切挤压强度两接触面上存在的相互的压力称为挤压力Pj，相互接触在接触面上，鉚钉与钢板之间的挤压应力分布情况如图(b)所示。最大应力发生在圆柱形接触面的中线上11/21/202248第五章剪切在接触面上，鉚钉与钢板之间的挤压应力分布情况如图(b)所示挤压应力的计算公式为式中Pj为挤压面上的挤压力。Aj为挤压面的计算面积挤压强度条件为:塑性材料[σj]=(0.5-2.5)[σ]脆性材料[σj]=(0.9-1.5)[σ]11/21/202249第五章剪切挤压应力的计算公式为11/21/202220第五章剪切[例5-1]对如图所示的鉚接构件，已知钢板和鉚钉材料相同，许用应力[σ]=160Ma，[τ]=140MPa，[σj]=320MPa，鉚钉直径d=16mm，P=110kN。试校核该鉚接连接件的强度。11/21/202250第五章剪切[例5-1]对如图所示的鉚接构件，已知钢板和鉚钉材料相同，许(1)鉚钉的剪切强度校核以鉚钉作为研究对象，画出鉚钉的受力图，图(b)每个鉚钉受到的作用力为:每个鉚钉受剪面积为：11/21/202251第五章剪切(1)鉚钉的剪切强度校核以鉚钉作为研究对象，画出鉚钉的受力图由剪切强度条件式所以鉚钉的剪切强度条件满足11/21/202252第五章剪切由剪切强度条件式11/21/202223第五章剪切(2)校核鉚钉与钢板的挤压强度每个鉚钉与钢板接触处的挤压力挤压面面积按规定应采用鉚钉圆柱体的直径平面面积Aj=td由挤压强度条件式挤压强度条件满足11/21/202253第五章剪切(2)校核鉚钉与钢板的