新第八章 剪切与挤压

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3系-第八章-剪切与挤压资料PPT精品课件

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解:外力通过铆钉群中心,
因此,每个铆钉受力相等,
为F/3,铆钉的剪切强度为:
2Fd/32/4
2 1 3 0 (0 .0 1 1 0 7 3) /2 3 /4 9 5 .5 M P a []
由于<2 1,故只需校核主板的挤压强度。
2021/3/1
23
F=130kN,b=110mm, δ=10mm, δ1=7mm,d=17mm, [τ]=120MPa, [σt]=160MPa,[σjy]=300MPa
3、削弱后的钢板被拉断
强度条件: max
2021/3/1
13
铆钉群接头 (外力通过铆钉群中心)
假定外力均匀分配在每个铆钉上,每个所受外 力均为F/n,每个铆钉名义切应力相等,名义挤压 应力也相等。
拉伸强度计算时,要注意铆钉的实际排列情况。
2021/3/1
14
例1、拉杆头部尺寸如图所示,已知[τ]
=100MPa,许用挤压应力[σjy]=200MPa。 校核拉杆头部的强度。
D=40
h=10
2021/3/1
d=20
P=40kN
15
解: D=40
h=10
d=20
P=40kN
P d h 4 0 2 0 1 0 1 30 6 3 .7 M P a []
P
4 0 1 0 3
jy
4 2 .4 M P a [jy ]
一、剪切的实用计算
P
P
P
P
P
Fs =P
P
P
2021/3/1
PLeabharlann Fs =P6P2021/3/1
P
2
P
P 2
P
Fs
P Fs

剪切和挤压

剪切和挤压
一、知识点
1、 了解剪切变形的特点
2、 掌握剪切实用计算 3、 掌握挤压实用计算
二、重点内容 1、 剪切实用计算 2、 挤压实用计算
本章主要内容
§3-1 剪切与挤压的概念 §3-2 剪切和挤压的强度计算
§3-1 剪切与挤压的概念
剪切的工程实例
剪切件简化如下图
铆钉连接
螺栓连接
销轴连接
平键连接
焊接连接
榫连接
§3-2 剪切和挤压的强度计算
一.剪切的强度计算
F F
F
m
m
F
剪切受力特点:作用在构件两侧面上的外 力合力大小相等、方向相反且作用线很近。
和板的材料相同,试校核其强度。
解:1.板的拉伸强度
2.板的剪切强度
Fs F 50103 A 4a 4 0.08 0.01
15.7106 15.7MPa [ ]
FN F A (b 2d )
50 103
(0.15 2 0.017) 0.01
43.1106 43.1MPa [ ]
变形特点:位于两力之间的截面发生相 对错动。
假设切应力在剪切面(m-m截面)
上是均匀分布的
F
m
m
FS
FS m
m
F
得切应力计算公式: Fs
A
切应力强度条件: 常由实验方法确定
二.挤压的强度计算
F
假设应力在挤压面上是均匀分布的
F
得实用挤压应力公式
bs
Fbs Abs
*注意挤压面面积的计算
挤压强度条件:
bs 常由实验方法确定
切应力强度条件:
挤压强度条件: 塑性材料: 脆性材料:
为充分利用材料,切 应力和挤压应力应满足

剪切与挤压 PPT课件

剪切与挤压 PPT课件

在假定的前提下进行 实物或模型实验,确 定许用应力。
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
F M
d M F 0 2
(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; 键的右侧的下半部分受到轴给键的作用力,合力大小F‘;
挤压变形
P
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;
挤压力:局部接触面上的总压力(外力);
或者挤压面上传递的力。
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
jy
Fjy Ajy
Fjy :挤压面上的挤压力,N
jy :挤压应力,Pa或MPa
剪切和挤压
如桥梁桁架结点属于铆钉连接。
一、工程中常见的连接件: 销钉连接
剪切变形定义: 当构件工作时,铆钉的两侧面上受到一对 大小相等、方向相反、作用线平行且相距很近 的外力作用,铆钉沿两个力作用线之间的截面 发生相对搓动变形,这种变形称为剪切变形。
P
P
螺栓
特点:可传递一般 力,可拆卸。 P P
特点:可传递一般 力,不可拆卸。
A :挤压面面积,m2或mm2
例2 电瓶车挂钩由插销联接,如图。插销材料为20 钢, 30MPa ,直径 d 20 mm 。挂钩及被联接的 板件的厚度分别为 t 8 mm 和 1.5t 12 mm 。牵引 力 F 15 kN 。试校核插销的剪切强度。
F
F
分析插销受力
P 57 103 jy 95.3MPa jy Ajy L h 2 100 6 Pjy

剪切与挤压-机械课件

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剪切与挤压基本概念
第一章
剪切定义及分类
剪切是指通过刀具或模具对材料施加剪切力,使其沿着一定方向断开或分离的塑性加工方法。 剪切定义 根据剪切方式不同,可分为平刃剪切、斜刃剪切、圆盘剪切和飞剪等。 剪切分类
剪切机械通过电动机驱动,利用传动系统带动剪切刀片进行旋转或往复运动。
根据不同的剪切需求,剪切机械可采用不同的剪切方式和刀具结构。
剪切机械结构组成
剪切机械主要由电动机、传动系统、剪切刀片、送料机构、压料机构、控制系统等组成。 电动机提供动力,传动系统将动力传递给剪切刀片,使其进行旋转或往复运动。 送料机构将材料送入剪切机械,压料机构则将材料压紧,以确保剪切精度和稳定性。 控制系统用于控制整个剪切过程,实现自动化和高效化生产。
挤压工艺参数
包括挤压力、挤压速度、模具温度等,影响挤压制品的质量和性能。
挤压工艺过程
剪切与挤压工艺比较
剪切是通过断裂分离材料,而挤压是通过塑性变形改变材料形状。
加工方式
剪切设备主要包括剪板机、龙门剪等,而挤压设备主要包括挤压机、压铸机等。
设备类型
剪切工艺主要关注剪切力、剪切速度等参数,而挤压工艺主要关注挤压力、挤压速度、模具温度等参数。
设备维护保养和故障排除方法
日常保养
保持设备清洁,定期清理杂物和灰尘;检查设备紧固件是否松动,及时紧固;检查设备润滑情况,及时添加或更换润滑油。
定期维护
按照设备维护计划进行定期维护,包括清洗液压系统、更换滤芯、检查电气系统等。

剪切与挤压

剪切与挤压
接触面上的压力称为挤压力,用 表示。由 挤压力引起的接触面上的表面压强,习惯上称为挤压 应力,用 表示。
图2.31 挤压的计算
➢注意:挤压与压缩的概念是不同的。压缩变形是指 杆件的整体变形,其任意横截面上的应力是均匀分 布的;挤压时,挤压应力只发生在ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ件接触的局部 表面,一般并不均匀分布。
➢与切应力在剪切面上的分布相类似,如图2.31(a) 所示,挤压面上挤压应力的分布也较复杂,如图 2.31(b)所示。
面积
,如图2.31(c)所示,因此有
➢应用名义挤压应力的概念,也可通过试验得到
材料的极限挤压应力u,除以适当的安全因数n,
即得材料的许用挤压应力
➢对于剪切问题,工程上有时会遇到剪切破坏。例如, 车床传动轴的保险销,当载荷超过极限值时,保险销 首先被剪断,从而保护车床的重要部件。而冲床冲剪 工件,则是利用剪切破坏来达到加工目的的。剪切破 坏的条件为
图2.31 挤压的计算
➢为了简化计算,工程中同样采用挤压的实用计算, 即假设挤压应力在挤压面上是均匀分布的,如图2.31 (c)所示。
图2.31 挤压的计算
➢按这种假设所得的挤压应力称为名义挤压应力。
当接触面为平面时,挤压面就是实际接触面;对
于圆柱状联接件,接触面为半圆柱面,挤压面面
积 。取为实际接触面的正投影面,即其直径面
只有一个剪切面的剪切称为单剪,如上述两例。 有两个剪切面的剪切称为双剪,如图2.29中螺栓所受 的剪切。剪切面上的内力仍然由截面法求得,它也 是分布内力的合力,称为剪力,用F表示,如图2.30 (a)所示。剪切面上分布内力的集度即为切应力τ, 如图2.30(b)所示。
图2.29 双剪实例
图2.30 剪力

剪切与挤压

剪切与挤压
d。

解 (1)求螺栓所受的外力。因四个螺栓均匀分布,故每个螺栓受力相等。
设凸缘的螺栓孔传给螺栓的横向力为F(图c),取一片凸缘为研究对象(图
b),则
MO 0
M 4F D 0 2
F M 3103 10kN 2D 2150
(2)求内力。沿剪切面n-n(图c)将螺栓切开,由平衡方程可得
FS F 10kN
MPa
155.7MPa
[
]
3
F t(b
d)
110 103 10 (85 16)
MPa
159.5MPa
[
]
综上,接头安全。
图所示。
挤压强度条件为:
bs
Fbs Abs
bs
max
dd
Fbs
t
(b)
bs
(a)
(c)
计算挤压面积 Abs=dt 挤压面
[bs]—材料的许用挤压应力。
挤压面积 Abs 的确定方法
当接触面为平面时,如键联接,其接触面面积即为挤压面面积,即:
Abs
hl 2
M
当接触面为近似半圆柱侧面时(例如螺栓、销钉等联接),以圆柱 面的正投影作为挤压面积。
作用于挤压面上的力称为挤压力, 用Fbs表示,挤压力与挤压面相 互垂直。挤压力过大,可能引起 螺栓压扁或钢板在孔缘压皱或成 椭圆,导致连接松动而失效。
2.挤压的实用强度计算
工程中,假定Fbs均匀分布在计算 挤压面积Abs 上。挤压应力:
bs
Fbs Abs
Abc是挤压面在垂直于挤压力之平 面上的投影面积,名义挤压应力如
以螺栓(或铆钉)连接为例,连接处的失效形式有三种:
(1)剪切破坏:构件两部分沿剪切面发生滑移、错动。螺栓两侧在钢板接触力F 作用下,将沿m-m截面被剪断; (2)挤压破坏:在接触区的局部范围内,产生显著塑性变形。螺栓与钢板 在相互接触面上因挤压而使连接松动; (3)钢板拉断:钢板在受螺栓孔削弱的截面处被拉断。

工程力学上课课件:剪切与挤压共31页文档

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60、生活的道路一旦选定,就要勇敢地 走到底 ,决不 回头。 ——左
剪的圆孔最小直d和最大厚度t 。
解 1)确定圆孔的最小直径。 冲剪的孔径等于冲头的直径,冲头
冲头
工作时需满足抗压强度条件,即
凸模
FN 4F
A d2
d
4F
4401030
4403m 4 m
故取最小直径为35mm。
t t
F 工件
d
d
2)求钢板得最大厚度。钢板剪切面上的剪力FQ=F, 剪切面的面积为dt。为能冲断圆孔,需满足下列条件
(2)若铆钉按图示排列,所需板宽b为多少?
F
F
解: 可能造成的破坏:
(1)因铆钉被剪断而使铆接被破坏; (2)铆钉和板在钉孔之间相互挤压过大,而使铆接被破坏; (3)因板有钉孔,在截面被削弱处被拉断。
可采用假设的计算方法: 假定每个铆钉所受的力都是一样的。
(1)铆钉剪切计算
F/2n
F/n
Q
F/2n
如图,上钢板孔左侧与铆钉上部左侧,下钢板右侧与铆钉 下部右侧相互挤压。
发生挤压的接触面称为挤压面。挤压面上的压力称为挤
压力,用Fjy表示。相应的应力称为挤压应力,用jy表示。
jy
F jy A jy
必须指出,挤压与压缩不同。挤压力作用在构件的表面, 挤压应力也只分布在挤压面附近区域,且挤压变形情况比较 复杂。当挤压应力较大时,挤压面附近区域将发生显著的塑 性变形而被压溃,此时发生挤压破坏。
三、剪应变 剪切胡克定律
构件在发生剪切变形时,截面沿外力的方向产生相对错 动。在构件受剪部位的某处取一小立方体——单元体,在剪 力的作用下,单元体将变成平行六面体,其左右两截面发生

剪切、挤压

剪切、挤压

解:1)取销钉为研究对象,画受 力图。
用截面 法求剪力
F FQ 2
20
2)按照剪切的强度条件设计销钉直径
FQ 50103 2 m 8.3310 4 m 2 A [ ] 60106 2 d 圆截面销钉的面积为 A 4 4A d

4 8.3310 m 3.14 32.6 mm
结 论
22
例5-3 某数控机床电动机轴与皮带轮用平键 联接如图示。已知轴的直径d=35mm,平键尺寸bhL =10mm8mm60mm,所传递的扭矩 M = 46.5Nm,键材 料为45号钢,其许用切应力为[ ]= 60MPa,许用挤 压应力为[bs ]=100MPa;带轮材料为铸铁,许用挤 压应力为[bs]=53MPa,试校核键联接的强度。
综述,整个键的联接强度足够。 挤压强度足够
25
三、强度计算实例 例5-1 已知钢板厚度 t = 10mm,其剪切极 限应力为0 = 300MPa。若用冲床钢板冲出直径 d = 25mm的孔,问需要多大的冲剪力F? 解:因为剪切面是钢板内被 冲床冲出的圆饼体的柱形侧 面,受力情况如图所示。 剪切面积为 F A d t 2510mm2
式中:[ ] — 材料的许用 切应力,单位为Pa或MPa。
17
二、挤压的强度条件 如图所示的螺 栓联接,钢板的圆孔可 能被挤压成长圆孔,或 螺栓的表面被压溃。因 此,除了进行剪切强度 计算外,还要进行挤压 强度计算。其强度条件 为
Fbs bs [ bs ] Abs
式中:[bs ] — 材料的许用挤压应力,单位MPa。 18
11
• 均匀分布假设:与切应力的实用计算一样,在工 程实际中也采用实用计算方法来计算挤压应力。 即假定在挤压面上应力是均匀分布的,挤压应力 在有效挤压面上均匀分布。则有 挤压应力

工程力学第8章剪切与挤压

工程力学第8章剪切与挤压

[]
[ ] [σbs ] = (1.7 − 2.0)[σ ]
[τ ] = (0.8−1.0)[σ ] [σbs ] = (0.9 −1.5)[σ ]
可从有关设计规范中查得
Hale Waihona Puke 例1:已知:δ =2 mm,b =15 mm,d =4 mm,[τ ] =100 MPa, 已知: , , , , [σ] bs =300 MPa,[σ ]=160 MPa。 试求:[F] , 。 试求: 解: 1、剪切强度 、
F
A = πdt
冲孔所需要的冲剪力: 冲孔所需要的冲剪力: 故
F t
3
F
F ≥ Aτu
400×10 A≤ = τu 300×106 F
剪切面
=1.33×10−3 m2

1.33×10−3 t≤ = 0.1245m =12.45mm πd
8.1
剪切的概念于实用计算 工程实际中用到各种各样的连接, 工程实际中用到各种各样的连接,如: 铆钉连接
销轴连接
平键连接
榫连接
一、剪切受力特点:作用在构件两侧面上的外力合力大小相 剪切受力特点: 方向相反且作用线相距很近。 等、方向相反且作用线相距很近。 变形特点: 变形特点:构件沿两力作用线之间的某一截面产生 相 对错动或错动趋势。 对错动或错动趋势。 剪床剪钢板
三、剪切的实用计算
F F
剪切面上的内力 用截面法—— Fs 用截面法
F
m m
F
实用计算中假设切应力在剪切 截面) 面(m-m截面)上是均匀分布的 截面
Fs 名义切应力计算公式: 名义切应力计算公式: τ = A
剪切强度条件: 剪切强度条件: 度条件
F
m

剪切与挤压(工程力学课件)

剪切与挤压(工程力学课件)
解:1.变形分析 插销发生剪切和挤压,可能被剪断或挤压塑变。
2.求剪力和挤压力
Q=F/2=28kN
Fjy=F=56kN
剪切与挤压的工程实例与计算
3.强度计算 按剪切强度设计,由
Q F / 2 [ ] A d 2 / 4

d 4Q 4 28103 18.9mm
[ ]
100
按挤压强度设计,由 得
d h
挤压
4.计算实例
例: 如图7.7所示拉杆,用四 个直径相同的铆钉固定在格板 上,拉杆与铆钉的材料相同, 试校核铆钉与拉杆的强度。已 知载荷F=80kN,板宽b= 80mm,板厚t=10mm,铆钉直 径d=16mm,许用切应力[τ]= 100MPa,许用挤压应力[σjy]= 100MPa,许用拉应力[σ]= 160MPa。
jy
F jy A jy
F
d 2
[ jy ]
d
F jy
2 [
]jy
56 103 2 10 200
14mm
所以,插销取公称直径d=20mm。
剪切与挤压的工程实例与计算
例三:图示两块钢板搭接焊在一起,钢板A的厚度δ=8mm,已知F=150kN,焊缝的 [τ]=108MPa,试求焊缝抗剪所需的长度l 。
式中的比例常数G称为材料的剪切弹性模量,是材料的一个常数,由实验确 定。它的常用单位是Gpa。
拉伸弹性模量E、剪切弹性模量G、泊松比μ为表明材料弹性性质的三个常数, 都由实验确定。对各向同性材料,G值也可由下式得出:
即材料只有二个弹性性质的基本参数。如μ=0.25,则G=0.4E, μ=0.33,则G=0.375E。
剪切
2.剪切的实用计算——剪切强度条件
d
运用强度条件可以进行强度校核、设计截面面 积和确定许可载荷等三类强度问题的计算。

剪切和挤压—剪切和挤压的概念与实例(建筑力学)

剪切和挤压—剪切和挤压的概念与实例(建筑力学)

剪切与挤压
通常把相对错动的截面称为剪切面。剪切面平行于力的作 用线,位于方向相反的两横向外力作用线之间。剪切面上的 内力FQ与截面相切,称为剪力(图d),可用截面法求得。
像这种只有一个剪切面的称为单剪。
剪切与挤压
图中的销钉有两个剪切面, 称为双剪。
构件在受剪切时,常伴随着挤压 现象。相互接触的两个物体相互传递 压力时,因接触面的面积较小,而传 递的压力却比较大,致使接触表面产 生局部的塑性变形,甚至产生被压陷 的现象,称为挤压。
剪切与挤压
两构件相互接触的局部受压面称为 挤压面;
挤压面上的压力称为挤压力; 由于挤压引起的应力称为挤压应力;
在工程中也有一些非连接件也发生剪 切破坏,如地基的混凝土板受柱子向下 的压力和基础向上的支持力,使混凝土 板产生剪切变形。
剪切与挤压
当钢板受到轴向拉力F作用后,铆钉就受到了上、下钢板
传来的如图b所示的力的作用,其受力特点是铆钉两侧面所 受力的合力大小相等,方向相反,作用线平行且相距很近。
当外力足够大时,铆钉的上半部将沿力的方向向右移动, 而下半部将沿力的方向向左移动,在截面m-m面处产生相对 错动,而使之发生所谓的剪切变形(图c)。
第八章 剪切与挤压
剪切与挤压
学习目标:
1.弄清连接件的受力特点和变性特点。 2. 会分析连接件的剪切面和挤压面。 3.掌握剪切与挤压的实用计算。
重点:
剪切与挤压的实用以看到两个或两个以上构件用铆钉、螺 栓、销或榫等部件连接起来。我们把这些起连接作用的部件 称为连接件。

第八章剪切与挤压

第八章剪切与挤压

单剪切:只有一个剪切面。 剪切面
双剪切:有两个剪切面。
剪切面 剪切面
2. 挤压
连接件和被连接件在接触面上相互压紧的现象。
F/2
F/ 2
F
F/2
F/ 2
F
F
挤压破坏的特点: 在构件相互接触的表面,因承受了较大的压力,
在接触处的局部区域发生显著的塑性变形或挤碎。
作用于接触面的压力称为挤压力
挤压力的作用面称为挤压面。
切构件。
两力间的横截面发生相对错动,
。 其它变形形式可以忽略不计
F
F
剪切面
受力特点: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且相距很近的力的 作用。
变形特点:杆件沿两力之间的截面发生错动。
剪切面:发生错动的面。
F 剪切面
FQ
剪力 F
F
剪切面
将构件沿剪切面假想地截开,保留一部分考虑其平衡。
F
A? Lb
剪切面
由剪切强度条件:
F/2
? ? FQ ? F / 2 ? [? ]
A Lb
由挤压强度条件:
? L ? F ? 100 mm
2b[? ]
? bs
?
F bs Abs
?
F /2
b?
?
[?
bs
]
? ? ? F ? 10 mm 2 b[? bs ]
例题2
已知外载集度 p=2MPa,角钢厚t =12mm长, L=150mm宽, b=60m,m螺栓直径 d=15mm许. 用切应力为 [? ] ? 70MPa ,
? 330 ? 10 6 ? 3.14 ? 20 ? 10 ?3 ? 6 ? 10 ? 3

工程力学第八章 剪切与挤压

工程力学第八章 剪切与挤压

面时,有效挤压面积即为接触面面积;当
Hale Waihona Puke 接触面为圆柱面时,有效挤压面的面积为
圆柱的直径面面积。
目录
挤压强度条件:
C

FC AC
C
C 可由实验方法确定
钢材,[C]=(1.7~2)
目录
FQ F
A lb
C

FC AC
F cb
目录
FQ 4F A d2
解:(1)螺栓的剪切强度计算。 螺栓有两个剪切面,
FQ=F/2=20 kN


FQ AQ

20 103
d2
[ ]
4
d 14mm
目录
(2)螺栓的挤压强度计算
挤压力FC 40kN,有效挤压面积 AC 18d
bs

FC AC
40 103 18d 103
[
bs ]
d 7.4mm
第八章 剪切挤压实用计算
第一节 剪切与挤压 第二节 剪切与挤压的强度计算
本章重点
剪切与挤压的强度计算
第一节 剪切与挤压
1.连接件:结构中,起连接作用的构件。特点,几何尺寸小, 受力复杂。连接件通常产生剪切和挤压基本变形。 连接件实例
铆钉连接
螺栓连接 销轴连接
目录
平键连接
焊接连接
榫连接
目录
2.剪切受力特点:一对力作用线非常靠近。 3.剪切变形特点:受剪面发生错动。
取螺栓直径为: d =14mm
目录
取螺栓直径为: d =14mm (3)钢板强度校核。
盖板厚度累加大于主板厚度,因此 只需校核主板强度。
主板被一个螺栓孔削弱,削弱处净截面积为

2014--3系--第八章-剪切与挤压资料PPT课件

2014--3系--第八章-剪切与挤压资料PPT课件

例6、图示冲床最大冲压力P=400kN,冲头材料的
许用挤压应力 jy 440MPa,被冲剪钢板的剪切极限
应力为 u 300。M求Pa在最大冲压力作用下能够冲剪的
圆孔的最小直径 d 和钢板的最大厚度 t。
工件 凹模
P
解:1、根据冲头的挤压强度
d
冲头
条件确定所能冲剪圆孔 的最小直径
t
jy
P
d2
jy
2、挤压面上的挤压破坏 强度条件: jy jy
3、削弱后的钢板被拉断
强度条件: max
2020年9月28日
13
铆钉群接头 (外力通过铆钉群中心)
假定外力均匀分配在每个铆钉上,每个所受外 力均为F/n,每个铆钉名义切应力相等,名义挤压 应力也相等。
拉伸强度计算时,要注意铆钉的实际排列情况。
第八章 剪切与挤压
本章重点 1、剪切与挤压的概念 2、剪切与挤压的实用计算
2020年9月28日
1
§8-1 剪切与挤压的概念
工程中几个杆件彼此 联接时,起连接作用的
零部件称为连接件。
2020年9月28日
2
螺栓、销钉和铆钉等工程 上常用的连接件以及被连接的 构件在连接处的应力,都属于 所谓“加力点附近局部应力”。
Ajy等于此圆柱面在直 径面上的投影面积,即
A t d jy 2020年9月28日
d t
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挤压强度条件:
jy =
F Ajy
[ jy ]
[ j y ] 的数值可由实验确定。设计时可
查有关手册。
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联接件联接处可能的破坏形式有三种:
1、沿剪切面的剪切破坏
强度条件:

剪切与挤压——精选推荐

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第八章 剪切与挤压一、内容提要本章介绍了剪切和挤压的概念,以及剪切和挤压的实用计算法。

(一)、基本要求熟悉剪切变形和挤压变形的受力特点和变形特点;明确在产生剪切变形的同时往往还伴随着挤压变形这一规律;能正确判断工程中构件是否产生了剪切变形,并了解剪切面、挤压面的概念,在产生剪切变形的构件上能正确找到剪切面和挤压计算面。

了解实用计算法的概念及对连接件进行计算时采用实用计算法的原因。

了解剪切、挤压实用计算时的两个假设。

掌握用实用计算法建立的剪切、挤压强度条件以及强度条件在工程中应用的三类问题。

(二)、基本公式1. 剪切计算时的切应力 S A F Q=τ2. 挤压计算时的挤压应力 c c c A F =σ 3. 剪切强度条件 ][Qττ≤=S A F4. 挤压强度条件 []c cc c A F σσ≤= (三)、强度条件在工程中的三类问题强度校核、设计截面、确定许用荷载。

二、思考题提示或解答8-1 什么是剪切变形?什么是挤压变形?答:剪切变形——杆件受到一对与杆件轴线垂直的大小相等、方向相反、作用线互相平行且相距很近的外力,在这两个作用力之间的截面将沿着力的方向发生相对错动,这就是剪切变形。

挤压变形——相互接触的两个物体相互传递压力时,因接触面的面积较小,而传递的压力却比较大,致使接触表面产生局部的塑性变形,甚至产生被压陷的现象,称为挤压。

这就是挤压变形。

8-2 什么是剪切面?什么是挤压面?试分析图中各构件的挤压面和剪切面,写出剪切面积及挤压计算面积。

(空10行)思8-2图答:剪切面——相对错动的截面;挤压面——两构件相互接触的局部受压面。

a) 图中 dh A S π= 4/)(22d D A C -=πb) 图中 bd a a A S ⨯'= ab a a A C ⨯'=8-3 什么是实用计算法?在剪切和挤压的实用计算中有哪些假定?答:实用计算法——当计算过程较为复杂时,采用的一种以试验及经验为基础的简便算法。

2-3剪切和挤压

2-3剪切和挤压
第二章
§2-3 剪切和挤压
学习目标
2
例题解析
知识要点
强化训练
1、了解剪切与挤压的受力、变形特点 2、了解剪切、挤压内力、应力的概 3、掌握剪切与挤压强度计算方法
(一) 剪切和挤压受力和变形的特点
1.剪切 剪切时的内力称为剪力,用FQ。表示,受剪切的零件的受 力特点是:作用在构件两侧的外力的大小相等,方向相反, 且作用线相距很近 剪切变形特点:构件沿两力作用线发生相对错动。
图所示钢板用两个仰钉锦接,钢板与铆钉材料均为Q235钢,已知许用挤压应力【δB】=320MPa, 许用切应力[τ]=120MPa,F=50kN,板厚均为t=10mm,钉直径d=17mm,试校核钉的强度
解:(1)求外力:单个铆钉受到的外力为F/2 (2)求内力:每个铆钉截面上的剪力为FQ=F/2=50/2 kN=25kN (3)强度校核: τ =FQ/A=25×103/3.14*0.25×172=110.2MPa<[τ] (4)挤压强度计算:图b可见,铆钉所受的挤压应力 δBMax=FB/AB=(F/2)/d·t=25×103/(17×10)MPa=147MPa<[δB] 该铆钉满足剪切和挤压强度条件要求
切应力单位:Pa(帕)或MPa(兆帕)
2.挤压应力 挤压面上单位面积所受的挤压力称为挤压应力,用δB表示, δB =F B /A B 式中F B为挤压力;A B为挤压面积, δB单位是Pa或Mpa 挤压面积计算取该面的正投影面积;当挤压面为半圆柱面时,用直径截面代替挤压面
(三)剪切和挤压强度条件 为使构件安全工作,要求其工作切应力τ不能超过材料许用切应力[τ], 同时要求其工作挤压应力δB不超过材料许用挤压应力[δB],即 τ max=FQmax/A≤[τ] δB =FB/AB≤[δB ] 钢的许用切应力[τ] ,许用挤压应力[δB ]与许用拉应力[δ ] 的关系 [τ] =(0.6一0.8) [δ ] [δB]=(1.7-2.0) [δ ] 根据剪切和挤压强度条件,可解决强度校核、设计截面尺寸 和确定最大允许载荷三类强度问题

剪切与挤压

剪切与挤压

键的许用切应力[ 键的许用切应力 τ]=87MPa,轮毂的 σbs]=100MPa ,轮毂的[ 解:1、校核剪切强度。键的受力情 校核剪切强度。 图所示, 况如c图所示,此时剪切面上的剪力 (d图)为
Fs = P =12.1kN =12100N
对于圆头平键, 对于圆头平键,其圆头部分略去 不计( ),故剪切面面积为 不计(e图),故剪切面面积为
[τ ]
FS
按挤压强度条件进行设计 销钉有三个挤压面, 销钉有三个挤压面,上、下两段长度相同, 下两段长度相同, 与中段相比,显然,中段为危险截面。 与中段相比,显然,中段为危险截面。
Fbs = P
Abs ≥ [σ bs ] Fbs
Fbs σ bs = ≤ [σ bs ] Abs
P 2 P 2
n n m P m
截面法求内力: 截面法求内力: 剪力 Fs = F m F F m m F
FS m
Fs τb = A
平均切应力 称为名义剪应力 平均切应力, 称为名义剪应力 平均切应力 A:剪切面面积 剪切面面积 剪切强度极限
FS τ= ≤ [τ ] A
FSb τb = A
∴ 剪切强度条件为 τb [τ ] = [τ ] 常由实验方法确定 [τ ] = (0.6 ~ 0.8)[σ ] n
Abs ≥
[σ bs ]
Fbs
t1=6mm,t2=10mm ,
F 15 × 103 ∴d≥ = = 15 ×10 −3 = 15mm t 2 [σ bs ] 10 ×10 −3 ×100 ×106
综合考虑剪切和挤压强度,可取销钉直径为 综合考虑剪切和挤压强度,可取销钉直径为18mm
例4. 2.5m3挖掘机减速器的一 轴上装一齿轮,齿轮与轴通过 平键联接,已知键所受的力为 P=12.1kN。平键的尺寸为: b=28mm,h=16mm,l2=70mm,圆 头半径R=14mm。键的许用切 应力[τ]=87MPa,轮毂的 [σbs]=100MPa,试校核联接的 强度。 (a)
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面时,有效挤压面积即为接触面面积;当
接触面为圆柱面时,有效挤压面的面积为 圆柱的直径面面积。
目录
工程力学
第八章 挤压强度条件:
剪切挤压实用计算
FC C C AC
C
可由实验方法确定。
钢材,
[ C ]=(1.7~2)
目录
工程力学
第八章
剪切挤压实用计算
FQ F A lb
第八章
剪切挤压实用计算
例8-2
一齿轮用平键与传动轴联结,如图所示。已知轴径
d 70mm,键的许用应力 [ ] 60MPa, [ bs ] 100MPa
试校核键的强度。 解: (1) 外力分析。 轴传递的最大转矩
M e 2kN m
2 M e 2 2 103 F kN 57.1kN d 70
[ ] 130MPa ,[ C ] 300MPa,钢板
试计算螺 的许用拉应力[ ] 160MPa , 栓所需的直径,并校核钢板的强度。 解:(1)螺栓的剪切强度计算。 螺栓有两个剪切面,
FQ=F/2=20 kN

FQ AQ

20 103

MPa [ ]
d 14mm
4
螺栓连接
销轴连接
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工程力学
第八章
剪切挤压实用计算
平键连接
焊接连接
榫连接
目录
工程力学
第八章
剪切挤压实用计算
二、剪切受力特点:一对力作用线非常靠近。 三、剪切变形特点:受剪面发生错动。
受剪面:一对力之间的面。
构件受剪切的同时,接触面上产生挤压现象。
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工程力学
第八章
剪切挤压实用计算
判别以下连接件的受剪面和挤压面:
(2) 剪切面和挤面分析。 剪切面面积 挤压面面积为
AQ bl
AC hl 2
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工程力学
第八章
剪切挤压实用计算
(3) 剪切强度和挤压强度校核。
57.1 103 MPa 28.6MPa [ ] AQ 20 100 FQ FC 2 57.1 103 bs MPa 95.2MPa [ bs ] AC 12 100
第八章
剪切挤压实用计算
(3) 钢板强度校核。 盖板厚度累加大于主板厚度,因此 只需校核主板强度。
主板被一个螺栓孔削弱,削弱处净截面积为
A (100 14) 18mm 1 548mm
2
3
2
F 40 10 MPa 25.8MPa [ ] A 1 548
目录
工程力学
目录
工程力学
第八章
剪切挤压实用计算
第二节 剪切与挤压的强度计算
一、剪切实用计算 由截面法可求得:FQ=F 假设切应力在剪切面(m-m 截面) 均匀分布:
FQ 切应力计算公式: A F 切应力强度条件: Q A 可由实验方法确定
FQ断 F断 断 A 2A
FC F C AC cb
目录
工程力学
第八章
剪切挤压实用计算
FQ 4 F 2 A d
FC F C AC dh
为充分利用材
料,切应力和挤 压应力应满足
C 2
F 4F 2 2 dh d
d
8h

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工程力学
第八章
剪切挤压实用计算
例8-1
螺栓接头如图所示。已知 F = 40 KN,螺栓的许用应力
[ ]

n
剪切器
钢材,[ ]=(0.6~0.8)
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工程力学
第八章
剪切挤压实用计算
二、挤压的实用计算
由图可见,挤压力FC等于F。 假设应力在有效挤压面积AC上均匀分布。 挤压应力计算公式
FC FC
FC C AC
有效挤压面是指接触面在垂直于总挤 压力作用线平面上的投影。当接触面为平
结论:键安全
目录
工程力学
第八章
剪切挤压实用计算
例8-3 图示螺钉受拉力F作用。已知材料的剪切许用应力[τ]
和许用应力[σ]之间的关系为:[τ] = 0.6[σ]。试求螺钉直径 d
与钉头高度h的合理比值。
解: 螺钉头受剪面面积 剪力 令 FQ=F
A dh
F [ ] dh
F h d [ ]
工程力学 螺杆受拉 令
第八章 FN=F
剪切挤压实用计算
4F 2 [ ] d
4F d [ ]
2
F F h d [ ] d 0.6[ ]
h F F [ ] 1 0.42 2 d d 0.6[ ] 4 F 0.6[ ] 2.4
工程力学
第八章
剪切挤压实用计算
第八章
剪切挤压实用计算
第一节 剪切与挤压 第二节剪切与挤压的强度计算
本章重点 剪切与挤压的强度计算
工程力学
第八章
剪切挤压实用计算
第一节 剪切与挤压
一、连接件 结构中,起连接作用的构件。特点,几何尺寸小,受力 复杂。连接件通常产生剪切和挤压基本变形。 连接件实例
铆钉连接
d2
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工程力学 (2) 螺栓的挤压强度计算
第八章
剪切挤压实用计算
挤压力 FC 40kN ,有效挤压面积
AC 18d
FC 40 103 bs MPa [ bs ] AC 18d
d 7.4mm
取螺栓直径为: d =14mm
目录
工程力学 取螺栓直径为: d = 14 mm
工程力学
第八章
剪切挤压实用计算

一、剪切实用计算

FQ A
二、挤压的实用计算
A:剪切面面积
FC C C AC
AC:有效挤压面面积
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