材料力学1第五版刘鸿文主编高等教育出版社课件

材料力学材料力学一、基本概念和实例

(Basicconceptsandexamples)1、工程实例(Engineeringexamples)

(1)螺栓连接(Boltedconnections)(2)铆钉连接(Rivetedconnections)FF螺栓(bolt)FF铆钉(rivet)FF铆钉(rivet)第三章剪切与挤压

一、基本概念和实例(Basicconceptsandm轴(shaft)键(key)齿轮(gear)(3)键块联接(Keyedconnection)(4)销轴联接(Pinnedconnection)FFABtdt1t1m轴(shaft)键(key)齿轮(gear)(3)键块联nn（合力）（合力）FF2、受力特点(Characterofexternalforce)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(Characterofdeformation)

构件沿两组平行力系的交界面发生相对错动.nn（合力）（合力）FF2、受力特点(Charactero4、连接处破坏三种形式:(Threetypesoffailureinconnections)(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，易在连接处拉断.FnnFS剪切面(shearingplane)nn（合力）（合力）FF4、连接处破坏三种形式:钢板在受铆钉孔削弱的截面处，应力增大mmF剪切面FQ二、剪切的应力分析（Analysisofshearingstress)1、内力计算(Calculationofinternalforce)

FQ-

剪力(shearingforce)

FFmm2、切应力（Shearingstress）式中，FQ-

剪力(shearingforce)

A-剪切面的面积

(areainshear)mmF剪切面FQ二、剪切的应力分析（Analysis3、强度条件（Strengthcondition)[]为材料的许用切应力(Allowableshearingstressofamaterial)(factorofsafety)mmF剪切面FFmmn-安全系数-剪切极限应力(ultimateshearingstress)3、强度条件（Strengthcondition)[]

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).三、挤压的应力分析(Analysisofbearingstress)FFFF

在接触面上的压力，称为挤压力(bearingforce)，并记为

F.挤压面剪切面1、挤压力(Bearingforce)

F=FQ螺栓与钢板相互接触三、挤压的应力分析FFFF（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

(Twotypesofbearingfailure)FF3、挤压应力（Bearingstress)FbS

-挤压力(bearingforce)AbS-挤压面的面积（areainbearing)4、强度条件(Strengthcondition)[bS]-许用挤压应力(allowablebearingstress).（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挤压现象的实际受力如图所示.当接触面为圆柱面时,挤压面积AbS为实际接触面在直径平面上的投影面积

dh实际接触面直径投影面挤压面的面积计算当接触面为平面时,AbS

为实际接触面面积.挤压现象的实际受力如图所示.当接触面为圆柱面时,挤压面积四、强度条件的应用(Applicationofstrengthconditions)(Checktheintensity)1、校核强度(Determinetheallowabledimension)2、设计截面(Determinetheallowableload)3、求许可载荷4、破坏条件(failure

condition)四、强度条件的应用(Applicationofstren解：(1)键的受力分析如图

例题12

齿轮与轴由平键连接,已知轴的直径d=70mm，

键的尺寸为b×h×L=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.bhlMedFMeh解：(1)键的受力分析如图例题12齿轮与轴综上，键满足强度要求.(2)校核剪切强度(3)校核挤压强度MedFbhlA综上，键满足强度要求.(2)校核剪切强度(3)校核挤压强度M

例题13一销钉连接如图所示，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,销钉材料的许用切应力为

[]=60MPa,许用挤压应力为[bS]=200MPa.试校核销钉的强度.t1FFAtt1Bd例题13一销钉连接如图所示，t1FFAtt1Bdt1FFAtt1Bd解:(1)销钉受力如图b所示dF剪切面挤压面t1FFAtt1Bd解:(1)销钉受力如图b所示dF剪切面dF挤压面FFSFS(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.剪切面dF挤压面FFSFS(2)校核剪切强度由截面法得两个面上的剪DdhF(1)销钉的剪切面面积A(2)销钉的挤压面面积AbS思考题DdhF(1)销钉的剪切面面积A(2)销钉的挤压面面积A挤压面DdhF挤压面剪切面hd挤压面DdhF挤压面剪切面hd

例14冲床的最大冲压力F=400kN，冲头材料的许用压应力[]=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

.冲头d钢板冲模F例14冲床的最大冲压力F=400kN，冲头材料F解(1)冲头为轴向压缩变形d=34mm冲头d钢板冲模F剪切面FF解(1)冲头为轴向压缩变形d=34mm冲头d钢板冲模FF解(2)由钢板的剪切破坏条件δ=10.4mm冲头d钢板冲模F剪切面FF解(2)由钢板的剪切破坏条件δ=10.4mm冲头d钢板

例题15一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.FFttFFb例题15一铆钉接头用四个铆钉连接两块钢板.钢(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FFbF/4F/4剪切面(1)校核铆钉的剪切强度每个铆钉受力为F/4每个铆钉(2)校核铆钉的挤压强度每个铆钉受挤压力为F/4F/4F/4剪切面挤压面(3)校核钢板的拉伸强度FF/4F/4F/4F/4+F3F/4F/4(2)校核铆钉的挤压强度每个铆钉受挤压力为F/4F/4F整个接头是安全的FF/4F/4F/4F/41122整个接头是安全的FF/4F/4F/4F/41122谢谢谢谢材料力学材料力学一、基本概念和实例

(Basicconceptsandexamples)1、工程实例(Engineeringexamples)

(1)螺栓连接(Boltedconnections)(2)铆钉连接(Rivetedconnections)FF螺栓(bolt)FF铆钉(rivet)FF铆钉(rivet)第三章剪切与挤压

一、基本概念和实例(Basicconceptsandm轴(shaft)键(key)齿轮(gear)(3)键块联接(Keyedconnection)(4)销轴联接(Pinnedconnection)FFABtdt1t1m轴(shaft)键(key)齿轮(gear)(3)键块联nn（合力）（合力）FF2、受力特点(Characterofexternalforce)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(Characterofdeformation)

构件沿两组平行力系的交界面发生相对错动.nn（合力）（合力）FF2、受力特点(Charactero4、连接处破坏三种形式:(Threetypesoffailureinconnections)(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，易在连接处拉断.FnnFS剪切面(shearingplane)nn（合力）（合力）FF4、连接处破坏三种形式:钢板在受铆钉孔削弱的截面处，应力增大mmF剪切面FQ二、剪切的应力分析（Analysisofshearingstress)1、内力计算(Calculationofinternalforce)

FQ-

剪力(shearingforce)

FFmm2、切应力（Shearingstress）式中，FQ-

剪力(shearingforce)

A-剪切面的面积

(areainshear)mmF剪切面FQ二、剪切的应力分析（Analysis3、强度条件（Strengthcondition)[]为材料的许用切应力(Allowableshearingstressofamaterial)(factorofsafety)mmF剪切面FFmmn-安全系数-剪切极限应力(ultimateshearingstress)3、强度条件（Strengthcondition)[]

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).三、挤压的应力分析(Analysisofbearingstress)FFFF

在接触面上的压力，称为挤压力(bearingforce)，并记为

F.挤压面剪切面1、挤压力(Bearingforce)

F=FQ螺栓与钢板相互接触三、挤压的应力分析FFFF（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

(Twotypesofbearingfailure)FF3、挤压应力（Bearingstress)FbS

-挤压力(bearingforce)AbS-挤压面的面积（areainbearing)4、强度条件(Strengthcondition)[bS]-许用挤压应力(allowablebearingstress).（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挤压现象的实际受力如图所示.当接触面为圆柱面时,挤压面积AbS为实际接触面在直径平面上的投影面积

dh实际接触面直径投影面挤压面的面积计算当接触面为平面时,AbS

为实际接触面面积.挤压现象的实际受力如图所示.当接触面为圆柱面时,挤压面积四、强度条件的应用(Applicationofstrengthconditions)(Checktheintensity)1、校核强度(Determinetheallowabledimension)2、设计截面(Determinetheallowableload)3、求许可载荷4、破坏条件(failure

condition)四、强度条件的应用(Applicationofstren解：(1)键的受力分析如图

例题12

齿轮与轴由平键连接,已知轴的直径d=70mm，

键的尺寸为b×h×L=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.bhlMedFMeh解：(1)键的受力分析如图例题12齿轮与轴综上，键满足强度要求.(2)校核剪切强度(3)校核挤压强度MedFbhlA综上，键满足强度要求.(2)校核剪切强度(3)校核挤压强度M

例题13一销钉连接如图所示，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,销钉材料的许用切应力为

[]=60MPa,许用挤压应力为[bS]=200MPa.试校核销钉的强度.t1FFAtt1Bd例题13一销钉连接如图所示，t1FFAtt1Bdt1FFAtt1Bd解:(1)销钉受力如图b所示dF剪切面挤压面t1FFAtt1Bd解:(1)销钉受力如图b所示dF剪切面dF挤压面FFSFS(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.剪切面dF挤压面FFSFS(2)校核剪切强度由截面法得两个面上的剪DdhF(1)销钉的剪切面面积A(2)销钉的挤压面面积AbS思考题DdhF(1)销钉的剪切面面积A(2)销钉的挤压面面积A挤压面DdhF挤压面剪切面hd挤压面DdhF挤压面剪切面hd

例14冲床的最大冲压力F=400kN，冲头材料的许用压应力[]=440MPa，