剪切计算及常用材料强度..
剪切计算公式
2.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。
[]sFA ττ=≤(5-6)这里[τ]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τ0，再除以安全系数n ，得许用剪应力[τ]。
[]n ττ=(5-7)各种材料的剪切许用应力应尽量从相关规范中查取。
一般来说，材料的剪切许用应力[τ]与材料的许用拉应力[σ]之间，存在如下关系： 对塑性材料：[]0.60.8[]τσ= 对脆性材料：[]0.8 1.0[]τσ=(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，[τ]＝30MPa ，直径d=20mm 。
挂钩及被连接板件的厚度分别为t ＝8mm 和t 1＝12mm 。
牵引力F=15kN 。
试校核销钉的剪切强度。
图5-12 电瓶车挂钩及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：2s F F =销钉横截面上的剪应力为：332151023.9MPa<[]2(2010)4s F A ττπ-⨯===⨯⨯故销钉满足剪切强度要求。
例5-2 如图5-13所示冲床，F max =400KN ，冲头[σ]=400MPa ，冲剪钢板的极限剪应力τb =360 MPa 。
试设计冲头的最小直径及钢板最大厚度。
图5-13 冲床冲剪钢板及冲剪部分受力示意图解：(1) 按冲头压缩强度计算dmax max2=[]4F F d Aσσπ=≤所以3max 644400100.034 3.4[]40010F d m cm πσπ⨯⨯≥===⨯⨯(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。
工程力学剪切强度计算公式
工程力学剪切强度计算公式工程力学是研究物体在外力作用下的运动和静止状态的学科，是工程学的基础课程之一。
在工程力学中，剪切强度是一个重要的参数，它用来描述材料抵抗剪切力的能力。
剪切强度的计算公式是工程力学中的重要内容之一，下面我们将介绍剪切强度的计算公式及其应用。
剪切强度是材料抵抗剪切应力的能力。
在材料科学中，剪切强度通常用τ表示，单位为帕斯卡（Pa）。
剪切强度的计算公式可以根据不同的材料和结构形式而有所不同，下面我们将介绍几种常见的剪切强度计算公式。
1. 金属材料的剪切强度计算公式。
对于金属材料来说，剪切强度的计算公式可以通过材料的抗拉强度和材料的屈服强度来计算。
一般来说，金属材料的抗拉强度和屈服强度之间存在一定的关系，可以通过材料的拉伸试验来确定。
假设材料的抗拉强度为σ，屈服强度为σy，则金属材料的剪切强度τ可以通过以下公式来计算：τ = 0.5 σ。
这个公式是根据材料的本构关系和材料的力学性能来确定的，可以通过实验来验证和修正。
2. 混凝土材料的剪切强度计算公式。
对于混凝土材料来说，剪切强度的计算公式可以通过混凝土的抗压强度来计算。
混凝土的抗压强度是通过混凝土的压缩试验来确定的，一般来说，混凝土的抗压强度和剪切强度之间存在一定的关系。
假设混凝土的抗压强度为f_c，则混凝土材料的剪切强度τ可以通过以下公式来计算：τ = 0.2 f_c。
这个公式是根据混凝土的本构关系和混凝土的力学性能来确定的，可以通过实验来验证和修正。
3. 塑料材料的剪切强度计算公式。
对于塑料材料来说，剪切强度的计算公式可以通过材料的抗拉强度和材料的屈服强度来计算。
一般来说，塑料材料的抗拉强度和屈服强度之间存在一定的关系，可以通过材料的拉伸试验来确定。
假设材料的抗拉强度为σ，屈服强度为σy，则塑料材料的剪切强度τ可以通过以下公式来计算：τ = 0.4 σ。
这个公式是根据塑料材料的本构关系和塑料材料的力学性能来确定的，可以通过实验来验证和修正。
剪切计算及常用材料强度
剪切计算及常用材料强度剪切计算是在工程设计和结构分析中经常使用的一种计算方法，用于确定材料在受受力时可能发生的剪切破坏。
在这篇文章中，我们将介绍剪切计算的基本原理和常用的材料强度。
剪切计算的基本原理是根据达西定律，即切线剪切应力与切线剪切应变成正比的关系。
剪切应力是指作用在材料上的力在剪切面上的分布情况，剪切应变是指材料在受到剪切力作用时发生的形变。
剪切计算可以通过计算剪切应力和材料强度的比较来确定材料的剪切破坏情况。
常用的材料强度包括屈服强度、抗拉强度和抗剪强度。
屈服强度是指材料在受到一定应力作用时发生塑性变形的临界值。
抗拉强度是指材料在受到拉伸力作用时抵抗破坏的能力。
抗剪强度是指材料在受到剪切力作用时抵抗破坏的能力。
剪切计算中常用的材料强度包括剪切屈服强度和剪切抗拉强度。
剪切屈服强度是指材料在受到剪切力作用时发生塑性变形的临界值，在剪切计算中经常使用。
剪切抗拉强度是指材料在受到剪切力作用时抵抗破坏的能力，在剪切计算中也经常使用。
剪切计算的具体步骤如下：1.确定受力区域：首先需要确定材料中受力的区域，即产生剪切力的区域。
2.计算剪切应力：根据受力区域的几何形状和受力的大小，可以计算得到剪切应力的值。
3.比较剪切应力和材料强度：将计算得到的剪切应力与材料的剪切屈服强度或剪切抗拉强度进行比较，以确定材料是否会发生剪切破坏。
剪切计算是工程设计和结构分析中的重要环节，可以帮助工程师确定材料的使用范围和优化结构设计。
在进行剪切计算时，需要根据具体的材料特性和受力情况选择合适的材料强度指标，并结合实际工程要求进行分析和评估。
常用的材料强度取决于材料的种类和制造工艺，不同类型的材料具有不同的强度特性。
一般来说，金属材料具有较高的抗拉强度和抗剪强度，而非金属材料一般具有较低的强度。
在选择材料和进行剪切计算时，需要对具体材料的特性有一定的了解，以便进行准确的计算和分析。
总之，剪切计算是一种常用的工程计算方法，用于确定材料在受到剪切力作用时可能发生的破坏情况。
销轴剪切强度计算公式
销轴剪切强度计算公式
τ=F/A
其中，τ表示剪切应力，F表示受到的剪切力，A表示剪切面积。
1.材料的抗剪强度：当剪切应力达到或超过材料的抗剪强度时，材料会发生破坏。
销轴的材料通常指钢材，其抗剪强度可通过查找相关标准或手册获取。
2.销轴的几何形状：销轴通常呈圆柱形，其剪切面积可以通过以下公式计算：
A=π*(d^2)/4
3.实际受力情况：销轴一般受到多个力的作用，如扭矩、轴向力等，需要将这些力转化为剪切力进行计算。
具体的转化方法可以通过力学分析或相关工程手册获取。
综上所述，销轴剪切强度的计算可以通过以下步骤进行：
1.确定销轴的材料抗剪强度，以及销轴的几何尺寸，如直径等。
2.通过实际受力情况，计算出受到的剪切力。
3.根据上述公式计算出销轴的剪切应力。
4.将计算得到的剪切应力与材料的抗剪强度进行比较，判断销轴的抗剪强度是否满足要求。
需要注意的是，销轴的设计与计算涉及到多个因素，如静态刚度、动态刚度、疲劳强度等，此处只介绍了销轴剪切强度的计算公式，实际应用中需要综合考虑多个因素进行设计和计算。
剪切强度标准
剪切强度标准
一、剪切强度国家标准概述
剪切强度是材料力学性质中的一个重要参数，是指材料在剪切力作用下抵抗破坏的能力。
我国在工业领域中对于剪切强度有着严格的国家标准，每一种材料对于剪切强度的规定都有相应的标准要求。
这些标准要求可以保证产品在使用过程中不容易发生破坏，也可以让制造商在生产中有一个特定的标准进行参考。
二、常用材料的剪切强度标准
1. 金属材料的剪切强度标准
金属材料是工业领域中使用最广泛的材料之一。
其剪切强度标准有：GB/T 6396-2018《金属单向剪切试验方法》、GB/T 16826-2008《钢板冲裁性能试验方法》、GB/T 2975-2018《金属材料拉伸试验方法》等。
2. 非金属材料的剪切强度标准
非金属材料是包括塑料、橡胶、纤维材料等在内的广泛材料范畴。
其剪切强度标准有：GB/T 1040.2-2006《塑料拉伸性能试验第2部分：试验条件》、GB/T 528-2009《橡胶硬度试验基本规则》、GB/T 4802.1-2008《塑料挤出板材工艺试验方法第1部分：在室温下进行的机械性能试验》等。
三、常见实验方法的剪切强度测试标准
1. 直剪法
直剪法是剪切强度测试中最常见的一种实验方法，其国家标准为：GB/T 16825-2008《材料拉伸、压缩和剪切试验用夹具设计原则》。
2. V剪切法
V剪切法可用于测试金属和非金属材料的剪切强度，其国家标准为：GB/T 6868-2011《金属与非金属材料V剪切性能试验方法》。
3. T型剪切法
T型剪切法是用于测试金属材料的常见实验方法之一，其国家标准为：GB/T 23652-2009《钣金件T型剪切强度性能试验方法》。
剪切计算
一、剪切应力的计算要获得剪切面上的应力，应当首先考查剪切面上的内力。
当构件受剪切作用时，在剪切面上自然要产生内力，内力的大小和方向可用裁面法求得。
还是以螺栓受力为例，如图5-9所示。
利用裁面法将螺栓沿剪切面m-m 截开，取其中的一部分为研究对象(本例取下半部分)，由平衡条件可知，螺栓上半部分对下半部分的作用力的合力与外力F 是一对平衡力，它们大小相等、方向相反、作用线相互平行，该力F s 与剪切面m-m 相切，称之为剪力。
图5-9 截面法求取剪力示意图根据平衡条件可知，为保持下半部分螺栓的平衡，作用在剪切面上的内力F s 与外力F 平衡，运用平衡方程可求出内力即剪力的大小为：F s ＝F (5-1)虽然已经求得了剪切内力，但还不能对直接求取剪切应力，因为还不知道剪切面上的应力分布情况。
一般情况下，剪力在剪切面上的分布是很复杂的，像螺栓在外力的作用下不仅发生剪切变形，还有微小的拉伸变形、弯曲变形等。
如果进行精确计算，难度很大，但由于螺栓长度比较短、剪切面比较小，所以发生的拉伸变形、弯曲变形可以忽略不计，所以常采用较为实用的工程计算方法。
此时只考虑连接件的主要变形——剪切变形，可以认为这时的剪切面上只有剪力作用，面且剪力在剪切面上是均匀分布的。
因此，剪切面上的剪切应力(通常称为剪应力或切应力)大小为：sF A τ=(5-2)式中，τ称为剪应力，F s 为剪切面上的剪力，A 为受剪构件的剪切面面积。
剪应力τ的单位与正应力一样，用MPa(N ／mm 2)或Pa(N ／m 2)来表示。
注意，利用式(5-2)很出的剪应力数值，实际上是平均剪应力、是以剪切面上的剪力均匀分布这一假定为前提的，故又称为名义剪应力，名义剪应力实际上就是剪切面上的平均剪应力。
二、剪切应变的计算为分析物体受剪力作用后的变形情况，从剪切面上取一直角六面体分析。
如图5-10所示，在剪力作用下，相互垂直的两平面夹角发生了变化，即不再保持直角，则此角度的改变量γ称为剪应变、又称切应变。
剪切计算常用材料强度
2.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。
[]sF A ττ=≤(5-6)这里[τ]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τ0，再除以安全系数n ，得许用剪应力[τ]。
[]n ττ=(5-7)各种材料的剪切许用应力应尽量从相关规范中查取。
一般来说，材料的剪切许用应力[τ]与材料的许用拉应力[σ]之间，存在如下关系： 对塑性材料：[]0.60.8[]τσ=对脆性材料：[]0.8 1.0[]τσ=(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，[τ]＝30MPa ，直径d=20mm 。
挂钩及被连接板件的厚度分别为t ＝8mm 和t 1＝12mm 。
牵引力F=15kN 。
试校核销钉的剪切强度。
图5-12 电瓶车挂钩及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：2s FF =销钉横截面上的剪应力为：332151023.9MPa<[]2(2010)4s F A ττπ-⨯===⨯⨯故销钉满足剪切强度要求。
例5-2 如图5-13所示冲床，F max =400KN ，冲头[σ]=400MPa ，冲剪钢板的极限剪应力τb =360 MPa 。
试设计冲头的最小直径及钢板最大厚度。
图5-13 冲床冲剪钢板及冲剪部分受力示意图解：(1) 按冲头压缩强度计算dmax max2=[]4F F d Aσσπ=≤所以0.034 3.4d m cm ≥===(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。
剪切计算及常用材料强度..
剪切计算及常⽤材料强度..2.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。
[]sF A ττ=≤(5-6)这⾥[τ]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τ0，再除以安全系数n ，得许⽤剪应⼒[τ]。
[]n ττ=(5-7)各种材料的剪切许⽤应⼒应尽量从相关规范中查取。
⼀般来说，材料的剪切许⽤应⼒[τ]与材料的许⽤拉应⼒[σ]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，[τ]＝30MPa ，直径d=20mm 。
挂钩及被连接板件的厚度分别为t ＝8mm 和t 1＝12mm 。
牵引⼒F=15kN 。
试校核销钉的剪切强度。
图5-12 电瓶车挂钩及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5-13所⽰冲床，F max =400KN ，冲头[σ]=400MPa ，冲剪钢板的极限剪应⼒τb =360 MPa 。
试设计冲头的最⼩直径及钢板最⼤厚度。
图5-13 冲床冲剪钢板及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[τ]=0.6[σ]，求其d ：h 的合理⽐值。
剪切和扭转的强度计算
解： AC段：
A C 1 3kN.m 2 B 2kN.m T2 扭矩图 3kN.m ⊕ 2kN.m
○ -
m 0 m 0
T1 3 0; T1 3kN.m
BC段：
Hale Waihona Puke T1T2 2 0; T2 2kN.m
7
二、圆截面杆扭转时的应力
Mn Ip
实心圆截面的极惯性距： IP
学习情境五 剪切和扭转杆的强度计算
甘肃省有色冶金职业技术 学 院
子情境一 剪切强度计算
一、剪切的概念
2
二、剪切强度的实用计算
剪切面上的内力可用截面法求的。假想将铆钉沿剪切面截开 分为上下两部分，任取其中一部分为研究对象，由平衡条件知， 剪切面上的内力必然与外力方向相反，大小由平衡方程得V=F
这种平行于截面的内力V称为剪力。
5
2、圆截面杆扭转时横截面上的内力—扭矩
一、扭矩
圆杆扭转横截面的内力合成 结果为一合力偶，合力偶的力偶
Ⅰ
矩称为截面的扭矩，用T 表示之。 m
扭矩的正负号按右手螺旋法 则来确定，即右手握住杆的轴线，
Ⅰ
m
卷曲四指表示扭矩的转向，若拇
指沿截面外法线指向，扭矩为正， m 反之为负。
T
x
6
例1 画图示杆的扭矩图 3kN.m 1 5kN.m 2 2kN.m
3
（1）实际： 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。
（2）假设：
切应力在剪切面上均匀分布；
V ＝ A
式中：A为剪切面的面积
V为剪切面上的剪力
（3）剪切时的强度条件 为保证构件不发生剪切破坏，要求剪切面上的平均剪应力 不超过材料的许用剪应力，即剪切时的强度条件为
剪切力的计算方法-剪力强度公式
第 3 章剪切和挤压的实用计算3.1 剪切的概念在工程实际中，经常遇到剪切问题。
剪切变形的主要受力特点是构件受到与其轴线相垂直的大小相等、方向相反、作用线相距很近的一对外力的作用（图 3-1a），构件的变形主要表现为沿着与外力作用线平行的剪切面（m-n面）发生相对错动（图 3-1b）。
工程中的一些联接件，如键、销钉、螺栓及铆钉等，都是主要承受剪切作用的构件。
构件剪切面上的内力可用截面法求得。
将构件沿剪切面m-n假想地截开，保留一部分考虑其平衡。
例如，由左部分的平衡，可知剪切面上必有与外力平行且与横截面相切的内力F Q （图3-1c）的作用。
F Q称为剪力，根据平衡方程Y =0，可求得F Q =F。
剪切破坏时，构件将沿剪切面（如图 3-la 所示的m-n面）被剪断。
只有一个剪切面的情况，称为单剪切。
图 3-1a 所示情况即为单剪切。
受剪构件除了承受剪切外，往往同时伴随着挤压、弯曲和拉伸等作用。
在图 3-1 中没有完全给出构件所受的外力和剪切面上的全部内力，而只是给出了主要的受力和内力。
实际受力和变形比较复杂，因而对这类构件的工作应力进行理论上的精确分析是困难的。
工程中对这类构件的强度计算，一般采用在试验和经验基础上建立起来的比较简便的计算方法，称为剪切的实用计算或工程计算。
3.2 剪切和挤压的强度计算3.2.1 剪切强度计算剪切试验试件的受力情况应模拟零件的实际工作情况进行。
图 3-2a 为一种剪切试验装置的简图，试件的受力情况如图 3-2b 所示，这是模拟某种销钉联接的工作情形。
当载荷F增大至破坏载荷F b时，试件在剪切面m - m及n - n处被剪断。
这种具有两个剪切面的情况，称为双剪切。
由图 3-2c 可求得剪切面上的剪力为图 3-2由于受剪构件的变形及受力比较复杂，剪切面上的应力分布规律很难用理论方法确定，因而工程上一般采用实用计算方法来计算受剪构件的应力。
在这种计算方法中，假设应力在剪切面内是均匀分布的。
材料力学-第三章-剪切实用计算(上交)
FQ A
材料力学
剪切实用计算
剪切强度条件：
FQ A
[ ]
名义许用剪应力
可解决三类问题： 1、选择截面尺寸; 2、确定最大许可载荷， 3、强度校核。
材料力学
在假定的前提下进行 实物或模型实验，确 定许用应力。
[例3.1 ] 图示装置常用来确定胶接处的抗剪强度，如已知 破坏时的荷载为10kN，试求胶接处的极限剪（切）应力。 F F
F / 2n [ j ] 1 A d 2 4
2F n 3 . 98 2 d [ j ]
FQ
（2）铆钉的挤压计算
jy
Fb F /n [ A jy t1 d
]
jy
]
F n t1 d [
材料力学
3 . 72
jy
剪切实用计算
因此取 n=4. I F/n F/n F/n F F/n
R
R0
t
1 t R0 10 为薄壁圆筒
材料力学
材料力学
（1）
C D A B C D
A B
横截面上存在剪应力
材料力学
纯剪切的概念
（2）其他变形现象：圆周线之间的距离保持不变，仍为圆形， 绕轴线产生相对转动。 横截面上不存在正应力，且横截面上的剪应力的 方向是沿着圆周的切线方向，并设沿壁厚方向是 均匀分布的。 T
h d F d
剪切面
h
解
FN 4 F A d 2 F Q F AQ dh
当 ， 分别达到 [] ， [] 时， 材料的利用最合理
材料力学
F 4F 0 .6 2 得 d : h 2 .4 dh d
切应力τ的计算公式剪切强度条件挤压强度条件
切应力τ的计算公式剪切强度条件挤压强度条件
切应力τ是描述材料内部剪切力作用下产生的单位面积上的应力。
它可以用来衡量材料承受剪切负载的能力。
下面将介绍一些常用的切应力
计算公式以及剪切强度条件和挤压强度条件。
1.切应力计算公式：
在一般情况下，切应力τ可以根据以下公式进行计算：
τ=F/A
其中，τ为切应力，F为作用在材料上的剪切力，A为剪切面积。
2.剪切强度条件：
剪切强度是指材料能够承受的最大切应力。
剪切强度条件可以通过以
下公式表示：
τ<τ_s
其中，τ为切应力，τ_s为材料的剪切强度。
当切应力小于剪切强
度时，材料是稳定的，不会发生破坏。
3.挤压强度条件：
挤压强度是指材料在挤压过程中能够承受的最大应力。
挤压强度条件
可以通过以下公式表示：
σ<σ_c
其中，σ为应力，σ_c为材料的挤压强度。
当应力小于挤压强度时，材料是稳定的，不会发生破坏。
需要注意的是，切应力计算公式、剪切强度条件和挤压强度条件并不
是所有材料都适用，不同材料可能有不同的计算公式和强度条件。
此外，
对于复合材料和非均质材料，切应力计算和强度条件的确定可能更加复杂。
总结起来，切应力的计算公式可以使用τ=F/A进行计算。
而切应力
的强度条件根据具体情况可以使用剪切强度条件：τ<τ_s或者挤压强度
条件：σ<σ_c进行判断。
在设计结构或选择材料时，需要根据具体要求
和实际情况来确定切应力和强度条件的数值。
剪切计算及常用材料强度
2.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。
[]sF A ττ=≤(5-6)这里[τ]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τ0，再除以安全系数n ，得许用剪应力[τ]。
[]n ττ=(5-7)各种材料的剪切许用应力应尽量从相关规范中查取。
一般来说，材料的剪切许用应力[τ]与材料的许用拉应力[σ]之间，存在如下关系： 对塑性材料：[]0.60.8[]τσ= 对脆性材料：[]0.8 1.0[]τσ=(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，[τ]＝30MPa ，直径d=20mm 。
挂钩及被连接板件的厚度分别为t ＝8mm 和t 1＝12mm 。
牵引力F=15kN 。
试校核销钉的剪切强度。
图5-12 电瓶车挂钩及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：2s F F =销钉横截面上的剪应力为：332151023.9MPa<[]2(2010)4s F A ττπ-⨯===⨯⨯故销钉满足剪切强度要求。
例5-2 如图5-13所示冲床，F max =400KN ，冲头[σ]=400MPa ，冲剪钢板的极限剪应力τb =360 MPa 。
试设计冲头的最小直径及钢板最大厚度。
图5-13 冲床冲剪钢板及冲剪部分受力示意图解：(1) 按冲头压缩强度计算dmax max2=[]4F F d Aσσπ=≤所以3max 644400100.034 3.4[]40010F d m cmπσπ⨯⨯≥===⨯⨯(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。
剪切计算及常用材料强度
剪切计算及常用材料强度剪切是指将物体的一部分相对于其它部分移动而使其变形的力学过程。
剪切力会产生剪切应力，从而导致材料的剪切变形或破坏。
本文将介绍剪切计算的基本公式和常用材料的强度。
剪切计算基本公式：在剪切力作用下，物体的剪切应变ε和剪切应力τ之间的关系可以用下面的公式表示：τ=G*γ其中，τ为剪切应力，G为材料的剪切模量，γ为剪切应变。
根据拉伸和剪切应变之间的关系，可以得到以下剪切应力和剪切应变之间的关系：τ=F/Aγ=δ/h其中，F为剪切力，A为受力面积，δ为剪切位移，h为受力面的厚度。
常用材料的强度：1.钢材：钢材是最常用的结构材料之一，具有较高的抗剪切强度和刚性。
不同类型的钢材具有不同的强度，一般来说，普通碳素钢的剪切强度约为杨氏模量的0.6倍。
2.铝合金：铝合金具有较高的比强度和比刚度，但其抗剪切强度相对较低。
一般来说，铝合金的剪切强度约为杨氏模量的0.3倍。
3.铜材：铜材具有较高的导热性和导电性，但其抗剪切强度相对较低。
铜材的剪切强度约为杨氏模量的0.3倍。
4.塑料：塑料是一类具有可塑性和可形成性的材料，其抗剪切强度较低。
一般来说，塑料的剪切强度约为杨氏模量的0.1倍。
需要注意的是，剪切强度是材料的物理性质，与具体的材料品种和制造工艺有关。
不同材料的强度参数可能存在较大的差异，因此在实际工程设计中需根据具体材料的强度参数进行计算。
总结：剪切计算是工程设计中一个重要的力学问题，需要根据材料的剪切模量和受力面积等参数，采用剪切公式进行计算。
常用材料如钢材、铝合金、铜材和塑料，在剪切强度上存在较大的差异。
工程师在设计中应根据具体材料的强度参数，合理选择材料并进行剪切力的计算和分析，以确保结构的安全性。
常用材料抗剪强度
常用材料抗剪强度常用材料的抗剪强度是指材料在受到剪切应力作用下能够抵抗断裂的能力。
它是衡量材料抵抗剪切力的重要指标之一、下面将介绍一些常见材料的抗剪强度。
1.钢：钢是一种常见的工程结构材料，具有较高的抗剪强度。
不同类型的钢具有不同的抗剪强度，一般来说，普通碳素钢的抗剪强度在300-600MPa之间，高强度钢的抗剪强度可达到600-900MPa。
2.铝合金：铝合金是一种轻质材料，具有优良的抗剪强度。
一般常用的铝合金抗剪强度在120-320MPa之间，而高强度铝合金的抗剪强度可达到320-550MPa。
3.铜：铜是一种良好的导电和导热材料，也具有较高的抗剪强度。
一般来说，纯铜的抗剪强度在200-250MPa之间，而黄铜的抗剪强度在150-200MPa之间。
4.塑料：塑料是一种轻便、易塑性和成本较低的材料，但其抗剪强度相对较低。
一般来说，普通高分子塑料的抗剪强度在30-80MPa之间。
5.混凝土：混凝土是一种常用的建筑材料，具有优良的抗压和抗剪强度。
一般来说，普通混凝土的抗剪强度在1-5MPa之间，而高性能混凝土的抗剪强度可达到5-10MPa以上。
6.木材：木材是一种天然的建筑材料，具有较好的抗压和抗剪强度。
一般来说，软木的抗剪强度在1-2MPa之间，而硬木的抗剪强度可达到2-3MPa以上。
需要注意的是，以上介绍的抗剪强度仅为一般数值范围，实际数值可能因具体材料成分、处理方式、加工工艺等因素而有所差异。
此外，不同材料的抗剪强度还可能受其他力学性能指标的制约，如抗拉强度、硬度等。
因此，在具体工程中选择合适的材料时，需要综合考虑各种因素，以满足实际需求。
材料力学基本第四章 连接件的剪切与挤压强度工程计算
2 fx /
2
2
2 fz
3 ffw
可得角焊缝计算的基本公式为
2 3
(
2 fx
2 fy
fx
fy
)
2 fz
ffw
➢仅有平行于焊缝长度方向的轴心力时
f N /(he lw ) ffw
➢仅有一垂直于焊缝长度方向的轴心力时
f N /(he lw ) f ffw
➢同时有平行和垂直于焊缝长度方向的轴心力时
相互作用面。此处为半个圆柱面。
挤压力Fbs:联接件与被连接件之间的相 互作用力。此处Fbs=F。
如果挤压力过大，联接件或被联接件在挤压面附近产 生明显的塑性变形，使联接件被压扁或钉孔称为长圆形， 造成联接松动。称为挤压破坏。
在有些情况下，构件在剪切破坏之前可能首先发生 挤压破坏，所以需要建立挤压强度条件。
钢板
d
冲模
解：剪切面是钢板内被冲头冲出
的圆柱体的侧面:
A dt
t
冲孔所需要的冲剪力：
F A 0
故
F
剪切面
A
F
0
400 103 300
1.33103 mm
1.33 103
t
12.46mm
d
4.2 焊缝强度的剪切假定计算
剪切强度条件 =FQ/A[]=b/n
一、角焊缝强度计算
（一）角焊缝强度计算公式
Fbs Abs
F /2
b
[ bs ]
F 10mm 2b[ bs ]
例题3
已知外载集度p=2MPa, 角钢厚t=12mm, 长 L=150mm, 宽b=60mm， 螺栓直径 d=15mm. 许用切应力为 [ ] 70MPa，许用挤压应力
常用材料抗剪强度
常用材料抗剪强度常见材料的抗剪强度是指材料在剪切载荷作用下能够承受的最大剪切应力。
不同材料的抗剪强度取决于其内部结构、晶体结构、化学成分等因素。
1.金属材料：金属材料的抗剪强度一般较高，常见的金属材料如下：(1)铝合金：抗剪强度大约在100-350MPa之间，具体强度取决于合金成分和热处理状态。
(2)不锈钢：不锈钢具有良好的抗剪强度，一般在300-800MPa之间，具体取决于不锈钢的成分和状态。
(3)钢材：钢材的抗剪强度较高，一般在300-1000MPa之间，取决于钢材的成分、热处理和加工工艺。
2.高聚物材料：高聚物材料是由单体聚合而成的大分子化合物，抗剪强度一般较低，常见的高聚物材料有：(1)聚乙烯：聚乙烯的抗剪强度大约在10-30MPa之间。
(2)聚丙烯：聚丙烯的抗剪强度大约在10-40MPa之间。
(3)聚氯乙烯：聚氯乙烯的抗剪强度大约在10-50MPa之间。
3.木材材料：木材是一种纤维素纤维形成的天然材料，其抗剪强度较低，常见的木材材料有：(1)桉木：桉木的抗剪强度大约在10-20MPa之间。
(2)松木：松木的抗剪强度大约在10-30MPa之间。
(3)橡木：橡木的抗剪强度大约在10-40MPa之间。
4.石材材料：石材是一种良好的建筑材料，其抗剪强度较高(1)大理石：大理石的抗剪强度大约在20-50MPa之间。
(2)花岗岩：花岗岩的抗剪强度大约在15-60MPa之间。
(3)石灰石：石灰石的抗剪强度大约在10-30MPa之间。
总之，不同材料的抗剪强度有很大差异，金属材料一般具有较高的抗剪强度，而高聚物材料、木材材料和石材材料的抗剪强度相对较低。
具体的抗剪强度取决于材料的结构、成分和加工工艺，可根据具体应用需要选择适合的材料。
剪切计算公式
剪切计算公式2。
抗剪强度计算(1)抗剪强度条件抗剪强度条件是使构件的实际剪应力不超过材料的容许剪应力(5-6)[τ]这里是容许剪应力，单价为帕或兆帕由于剪切应力不是均匀分布的，只有剪切平面上的平均剪切应力由公式(5-2)和(5-6)计算。
因此，当通过实验建立强度条件时，应尽可能接近实际的连接条件来用尽试件，以确定试件失效时的极限载荷τ0，然后除以安全系数N，以获得容许剪切应力[τ]？？Fs？[？]An (5-7)各种材料的许用剪应力应尽可能根据相关规范进行检查一般来说，材料的许用剪应力[τ]和许用拉应力[σ]之间有如下关系:塑性材料为，脆性材料为。
]？？0[？]？0.6？0.8[？] [？]？0.8？1.0[？](2)剪力的实际计算剪力计算可相应地分为三类问题:强度校核、截面设计和许用荷载的确定，这里不再讨论。
但是，在剪切计算中应正确判断剪切面积，在铆钉连接中应正确判断单剪和双剪。
这里有一些简单的例子来说明例5-1图5-12(a)所示电瓶车挂钩中的销钉材料为20号钢，[τ]= 30兆帕，直径d = 20毫米挂钩和连接板的厚度分别为t = 8毫米和t1 = 12毫米牵引力F=15kN试着检查销的抗剪强度图5-12电瓶车挂钩及其销轴受力分析示意图解决方案:销轴受力如图5-12(b)所示根据受力情况，销的中段沿m-m 和n-n两个面相对于上、下段向左错开所以有两个剪切平面，这是一个双剪切问题。
从平衡方程中很容易找到:℉？销横截面上的剪应力为F2，因此销满足抗剪强度要求。
例5-2冲如图5-13所示，Fmax=400KN，冲[σ]= 400兆帕，冲剪钢板极限剪应力= 360兆帕试着设计冲头的最小直径和钢板的最大厚度。
Fs15？103？？？？23.9MPa1.2 1.2。
剪切力的计算方法剪力强度公式
第3章 剪切与挤压的实用计算3、1 剪切的概念在工程实际中,经常遇到剪切问题。
剪切变形的主要受力特点就是构件受到与其轴线相垂直的大小相等、方向相反、作用线相距很近的一对外力的作用(图3-1a),构件的变形主要表现为沿着与外力作用线平行的剪切面(n m -面)发生相对错动(图3-1b)。
图3-1工程中的一些联接件,如键、销钉、螺栓及铆钉等,都就是主要承受剪切作用的构件。
构件剪切面上的内力可用截面法求得。
将构件沿剪切面n m -假想地截开,保留一部分考虑其平衡。
例如,由左部分的平衡,可知剪切面上必有与外力平行且与横截面相切的内力Q F (图3-1c)的作用。
Q F 称为剪力,根据平衡方程∑=0Y ,可求得F F Q =。
剪切破坏时,构件将沿剪切面(如图3-la 所示的n m -面)被剪断。
只有一个剪切面的情况,称为单剪切。
图3-1a 所示情况即为单剪切。
受剪构件除了承受剪切外,往往同时伴随着挤压、弯曲与拉伸等作用。
在图3-1中没有完全给出构件所受的外力与剪切面上的全部内力,而只就是给出了主要的受力与内力。
实际受力与变形比较复杂,因而对这类构件的工作应力进行理论上的精确分析就是困难的。
工程中对这类构件的强度计算,一般采用在试验与经验基础上建立起来的比较简便的计算方法,称为剪切的实用计算或工程计算。
3、2 剪切与挤压的强度计算3、2、1 剪切强度计算剪切试验试件的受力情况应模拟零件的实际工作情况进行。
图3-2a 为一种剪切试验装置的简图,试件的受力情况如图3-2b 所示,这就是模拟某种销钉联接的工作情形。
当载荷F 增大至破坏载荷b F 时,试件在剪切面m m -及n n -处被剪断。
这种具有两个剪切面的情况,称为双剪切。
由图3-2c 可求得剪切面上的剪力为2F F Q =图3-2由于受剪构件的变形及受力比较复杂,剪切面上的应力分布规律很难用理论方法确定,因而工程上一般采用实用计算方法来计算受剪构件的应力。
材料力学剪切力计算公式
材料力学剪切力计算公式
材料力学剪切力计算公式就是根据材料力学的原理，应用弹性力学的基本定律来计算材料在被剪切应力时受到的剪切力的公式。
一般来说，剪切力的计算公式为：剪切力F=Y×A，其中Y为该材料的剪切强度，A为所受剪切应力的断面积。
剪切力F的单位为牛顿，Y的单位为牛顿每平方厘米，断面积A的单位为平方厘米。
另外，也需要注意剪切力是会受到外力等外部因素影响的，可以用F=Y×A+L×B的形式来表示，其中L为外力，B为L方向上受剪切因素的断面积。
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2.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。
[]sF A ττ=≤(5-6)这里[τ]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τ0，再除以安全系数n ，得许用剪应力[τ]。
[]n ττ=(5-7)各种材料的剪切许用应力应尽量从相关规范中查取。
一般来说，材料的剪切许用应力[τ]与材料的许用拉应力[σ]之间，存在如下关系： 对塑性材料：[]0.60.8[]τσ=对脆性材料：[]0.8 1.0[]τσ=(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，[τ]＝30MPa ，直径d=20mm 。
挂钩及被连接板件的厚度分别为t ＝8mm 和t 1＝12mm 。
牵引力F=15kN 。
试校核销钉的剪切强度。
图5-12 电瓶车挂钩及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：2s F F =销钉横截面上的剪应力为：332151023.9MPa<[]2(2010)4s F A ττπ-⨯===⨯⨯故销钉满足剪切强度要求。
例5-2 如图5-13所示冲床，F max =400KN ，冲头[σ]=400MPa ，冲剪钢板的极限剪应力τb =360 MPa 。
试设计冲头的最小直径及钢板最大厚度。
图5-13 冲床冲剪钢板及冲剪部分受力示意图解：(1) 按冲头压缩强度计算dmax max2=[]4F F d Aσσπ=≤所以3max 644400100.034 3.4[]40010F d m cmπσπ⨯⨯≥===⨯⨯(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。
maxs b F F A dt ττπ==≥所以3max 26400100.0104 1.043.41036010b F t m cm d πτπ-⨯≤===⨯⨯⨯⨯例5-3 如图5-14所示螺钉受轴向拉力F 作用，已知[τ]=0.6[σ]，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：24[]N F F A d σσπ==≤ 螺帽承受的剪应力小于等于许用剪应力值：[]s F F A dh ττπ==≤当σ、τ同时分别达到[σ]、[τ]时．材料的利用最合理，既240.6F F dh d ππ=所以可得: 2.4d h------=extPart_01C9B6CD.第二节冲压常用材料的化学成分和力学性能一、黑色金属二、有色金属三、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、及10、15、20钢。
其化学成分如表8—44所示。
表8—44深拉深冷轧薄钢板的化学成分（GB/T5213—1985和GB/T710—1991）钢板化学成分（质量分数 %）C Si Mn P S Ni Cr Cu Al08Al ≤0.08 ≤0.03 0.35～0.45≤0.020≤0.03≤0.01≤0.03≤0.150.02～0.0708F 0.05～0.11≤0.030.25～0.50≤0.040≤0.04≤0.25≤0.10≤0.25—08 0.05～0.120.17～0.370.35～0.65≤0.035≤0.04≤0.25≤0.10≤0.25—10 0.07～0.140.17～0.370.35～0.65≤0.035≤0.04≤0.25≤0.15≤0.25—15 0.12～0.190.17～0.370.35～0.65≤0.040≤0.04≤0.25≤0.25≤0.25—200.17～0.240.17～0.370.35～0.65≤0.040≤0.04≤0.25≤0.25≤0.25—（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8—45）表8—45主要元素对08钢冲压性能的影响2）深拉深冷轧薄板铁素体晶粒度的标准（表8—46）表8—46深拉深冷轧薄钢板铁素体晶粒级别1)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8—47）表8—47深拉深冷轧薄钢板的力学性能（GB/T5213—1985和GB/T710—1991）4)深拉深冷轧薄钢板的杯突试验冲压深度（表8—48）表8—48深拉深冷轧薄钢板的杯突试验冲压深度（GB/T5213—1985和GB/T710—1991）2.常用材料的力学性能（1）黑色金属材料的力学性能（表8—49）表8—49黑色金属材料的力学性能（2）钢在加热时的抗剪强度（表8—50）表8—50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8—51普通碳素钢冷弯试验指标（GB700—1988）牌号试样方向冷弯试验B=2a180°备注钢材厚度或直径/mm≤60 >60～100 >100～200弯心直径dQ195 纵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0.5a 1.5a 2a 横 a 2a 2.5aQ235 纵 a 2a 2.5a 横 1.5a 2.5a 3aQ255 2a 3a 3.5a Q275 3a 4a 4.5a注：B—试样宽度二、有色金属有色金属的力学性能（表8—52）表8—52有色金属的力学性能材料名称牌号材料状态抗剪强度τ/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80 75～110 25 50～8072000 冷作硬化100 120～150 4 120～240铝锰合金3A21已退火70～100 110～145 19 5071000 半冷作硬化100～140 155～200 13 130铝镁合金铝镁铜合金SA02已退火130～160 180～230—10070000 半冷作硬化160～200 230～280 210高强度铝镁铜合金7A04已退火170 250———淬硬并经人工时效350 500 460 70000镁锰合金MB1MB8已退火120～140 170～190 3～5 98 43600已退火170～190 220～230 12～24 14040000 冷作硬化190～200 240～250 8～10 160硬铝2Al12 已退火105～150 150～215 12 ——锌Zn-3～Zn-6 —120～200 140～230 40 75 80000～130000 铅Pb-3～Pb-6 —20～30 25～40 40～50 5～10 15000～17000 锡Sn1～Sn4 —30～40 40～50 —12 41500～55000钛合金TA2退火360～480 450～600 25～30——TA3 440～600 550～750 20～25TA5 640～680 800～850 15 800～900 104000镁合金MB1冷态120～140 170～190 3～5 120 40000 MB8 150～180 230～240 14～15 220 41000 MB1 预热300℃30～50 30～50 50～52 —40000 MB8 50～70 50～70 58～62 —41000银———180 50 30 81000 可伐合金Ni29Co18 —400～500 500～600 ———康铜BMn40-1.5软—400～600 ———硬—650 ———钨—已退火—720 0 700 312000未退火—1491 1～4 800 380000 钼—已退火20～30 1400 20～25 385 280000未退火32～34 1600 2～5 595 300000三、非金属（1）非金属材料的极限抗剪强度（表8—53）表8—53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τ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100～13090～100120～140130～150110～130180～2101～64040～70100～13090～10040～7030～40140～200120～180160～185160～220140～200210～24020～80——140～200120～18060～10040～80（2）非金属材料加热时的抗剪强度（表8—54）表8—54非金属材料加热时的抗剪强度注：表列抗剪强度用于普通凸模冲裁时的计算值。
[]s F F A dh ττπ==≤=600000/（3.14*260*5）＜0.6*235 =600000/4082 ＜141MPa =146MPa 大于了许用剪切力，不合理。