第七章-剪切和擠壓

1、材料力學(xué)Material Mechanics 連接部分的強(qiáng)度計(jì)算連接部分的強(qiáng)度計(jì)算拉伸拉伸剪切連接處破壞可能方式： 剪斷(連接件與連接板) 擠壓破壞(鉚釘、連接件與連接板) 連接板拉斷 剪切剪切 擠壓擠壓材料力學(xué)Material Mechanics 概概 念念n當(dāng)桿件受到兩個(gè)大小相等、當(dāng)桿件受到兩個(gè)大小相等、方向相反的方向相反的橫向力橫向力F作用時(shí)，作用時(shí)，如果這兩個(gè)力的作用線彼此如果這兩個(gè)力的作用線彼此很靠近，即很靠近，即兩作用線的間距兩作用線的間距比桿的橫向尺寸小的很多時(shí)比桿的橫向尺寸小的很多時(shí)，桿的主要變形為相鄰橫截面桿的主要變形為相鄰橫截面發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)這種變形稱為這種變形稱

2、為剪切變形剪切變形a F F 材料力學(xué)Material Mechanics 概概 念念n隨著橫向力隨著橫向力F的逐漸增加，桿的逐漸增加，桿件左、右兩部分的相對(duì)錯(cuò)動(dòng)也件左、右兩部分的相對(duì)錯(cuò)動(dòng)也隨著增加。直到最后截面隨著增加。直到最后截面m-m被剪斷。這種破壞方式稱為被剪斷。這種破壞方式稱為剪剪切破壞切破壞n截面截面m-m稱為稱為剪切面剪切面n實(shí)際工程中，許多聯(lián)接如實(shí)際工程中，許多聯(lián)接如鍵鍵、銷銷、鉚釘鉚釘、螺栓螺栓等都主要受到等都主要受到剪切作用剪切作用材料力學(xué)Material Mechanics 剪切實(shí)用計(jì)算剪切實(shí)用計(jì)算n以鉚釘聯(lián)接為例說(shuō)明各種以鉚釘聯(lián)接為例說(shuō)明各種接件的剪切強(qiáng)度的計(jì)算方接件的

3、剪切強(qiáng)度的計(jì)算方法法FSFS材料力學(xué)Material Mechanics 剪切實(shí)用計(jì)算剪切實(shí)用計(jì)算n利用利用截面法截面法，將鉚釘沿受剪面假，將鉚釘沿受剪面假想的截開(kāi)，則截面上必有內(nèi)力想的截開(kāi)，則截面上必有內(nèi)力FS，稱之為剪力。并且稱之為剪力。并且 FS = Fn實(shí)際剪切面應(yīng)力分布比較復(fù)雜實(shí)際剪切面應(yīng)力分布比較復(fù)雜n實(shí)際計(jì)算中，假定切應(yīng)力在受剪實(shí)際計(jì)算中，假定切應(yīng)力在受剪面上均勻分布。如果截面面積為面上均勻分布。如果截面面積為A，則則名義切應(yīng)力名義切應(yīng)力為為FSdh材料力學(xué)Material Mechanics 剪切實(shí)用計(jì)算剪切實(shí)用計(jì)算n設(shè)材料的許用切應(yīng)力為設(shè)材料的許用切應(yīng)力為t t ，為保證鉚釘

4、安全工為保證鉚釘安全工作，名義切應(yīng)力作，名義切應(yīng)力t t 應(yīng)滿足應(yīng)滿足FSdh材料力學(xué)Material Mechanics 剪切分析剪切分析Key:受剪面的確定受剪面的確定一個(gè)剪切面一個(gè)剪切面單剪切QPFF材料力學(xué)Material Mechanics 剪切分析剪切分析Key:受剪面的確定受剪面的確定二個(gè)剪切面二個(gè)剪切面雙剪切12QPFF材料力學(xué)Material Mechanics 例例 題題例例 已知鋼板厚已知鋼板厚t=10mm, 其其剪切極限應(yīng)力為剪切極限應(yīng)力為t tb=300MPa,若用沖床將鋼板沖出直徑若用沖床將鋼板沖出直徑d25mm的孔，問(wèn)需要多大的孔，問(wèn)需要多大的沖剪力的沖剪力P ？

5、解：剪切面就是鋼板內(nèi)被沖頭沖出的圓餅體的柱形側(cè)面，面積為：225 10785 mmAdt沖孔需要的沖剪力為：66785 10300 10 =236 kNbPAt材料力學(xué)Material Mechanics 擠壓實(shí)用計(jì)算擠壓實(shí)用計(jì)算1. 概念概念擠壓擠壓：兩構(gòu)件接觸且有力：兩構(gòu)件接觸且有力傳遞時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生擠壓傳遞時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生擠壓擠壓力擠壓力：接觸面?zhèn)鬟f的力：接觸面?zhèn)鬟f的力 Fbs擠壓面擠壓面：接觸面上有力傳：接觸面上有力傳遞的那部分面積遞的那部分面積 鋼板與鉚釘之間材料力學(xué)Material Mechanics 擠壓實(shí)用計(jì)算擠壓實(shí)用計(jì)算n當(dāng)擠壓力當(dāng)擠壓力(F) 過(guò)大時(shí)，將導(dǎo)致擠壓過(guò)大時(shí)，將導(dǎo)致擠壓

6、面附近產(chǎn)生顯著的塑性變形，這種面附近產(chǎn)生顯著的塑性變形，這種破壞方式稱為破壞方式稱為擠壓破壞擠壓破壞FS破壞本質(zhì)破壞本質(zhì)剪切破壞：在相反力之間的各相鄰截面發(fā)生滑移。剪切破壞：在相反力之間的各相鄰截面發(fā)生滑移。-內(nèi)部剪力內(nèi)部剪力擠壓破壞：外力直接壓迫部位及附近局部發(fā)生較擠壓破壞：外力直接壓迫部位及附近局部發(fā)生較大變形而失效破壞。大變形而失效破壞。-外力外力 材料力學(xué)Material Mechanics 擠壓實(shí)用計(jì)算擠壓實(shí)用計(jì)算2. 名義擠壓應(yīng)力名義擠壓應(yīng)力擠壓面實(shí)際應(yīng)力分布非常復(fù)雜，計(jì)算假設(shè)名義擠壓面實(shí)際應(yīng)力分布非常復(fù)雜，計(jì)算假設(shè)名義應(yīng)力沿應(yīng)力沿名義擠壓面積名義擠壓面積均勻分布均勻分布材料力學(xué)M

7、aterial Mechanics 擠壓實(shí)用計(jì)算擠壓實(shí)用計(jì)算3.名義擠壓面積名義擠壓面積 a.接觸面為平面接觸面為平面 ， Abs為接觸面面積為接觸面面積 b.接觸面為柱面接觸面為柱面, bsAd4. 強(qiáng)度條件強(qiáng)度條件 bsbs材料力學(xué)Material Mechanics Example-Rocker-arm材料力學(xué)Material Mechanics Example-Rocker-arm 軸銷處軸銷處力系合成力系合成剪切強(qiáng)度條件剪切強(qiáng)度條件材料力學(xué)Material Mechanics Example-Rocker-arm擠壓強(qiáng)度條件擠壓強(qiáng)度條件材料力學(xué)Material Mechanics E

8、xampleDhFd tbs已知：校核強(qiáng)度拉應(yīng)力： 214Fd剪應(yīng)力： Fdhtt擠壓應(yīng)力：221144bsbsFDd材料力學(xué)Material Mechanics Example- Rivet Groupn若外力作用線通過(guò)鉚釘組的截面形心，且同若外力作用線通過(guò)鉚釘組的截面形心，且同一組中各鉚釘?shù)闹睆较嗤瑒t每個(gè)鉚釘?shù)氖芤唤M中各鉚釘?shù)闹睆较嗤?，則每個(gè)鉚釘?shù)氖芰σ捕枷嗟攘σ捕枷嗟?FFFFFF材料力學(xué)Material Mechanics Example- Rivet GroupFFFFFF設(shè)組中有設(shè)組中有n個(gè)鉚釘，則每個(gè)鉚釘?shù)氖芰閭€(gè)鉚釘，則每個(gè)鉚釘?shù)氖芰?F1 = F/n材料力學(xué)Materia

9、l Mechanics Example- Rivet Group例例 兩塊厚度相同的鋼板兩塊厚度相同的鋼板用四個(gè)直徑相同的鉚釘連接，用四個(gè)直徑相同的鉚釘連接，已知載荷已知載荷F=80kN，板寬板寬b=80mm，厚度厚度 =10mm，鉚鉚釘直徑為釘直徑為d=16mm，許用剪切許用剪切應(yīng)力應(yīng)力t t =100MPa，許用擠壓許用擠壓應(yīng)力應(yīng)力 bs =300MPa，許用拉許用拉應(yīng)力應(yīng)力 =160MPa，校核該接校核該接頭的強(qiáng)度。頭的強(qiáng)度。FFFFdd材料力學(xué)Material Mechanics Example- Rivet GroupFFFFdd解解 破壞有四種形式：破壞有四種形式：鉚釘?shù)你T釘?shù)募羟?/p>

10、剪切或或擠壓擠壓破壞；破壞；鋼板被鋼板被拉斷拉斷或或剪斷剪斷鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度校核鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度校核相應(yīng)的剪切應(yīng)力為相應(yīng)的剪切應(yīng)力為材料力學(xué)Material Mechanics Example- Rivet GroupFFFFdd2. 2. 鉚釘?shù)臄D壓強(qiáng)度校核鉚釘?shù)臄D壓強(qiáng)度校核 鉚釘?shù)挠行D壓面積為鉚釘?shù)挠行D壓面積為A= d，擠壓力擠壓力Fb=FS，擠擠壓應(yīng)力為壓應(yīng)力為鉚釘滿足強(qiáng)鉚釘滿足強(qiáng)度要求度要求材料力學(xué)Material Mechanics Example- Rivet GroupFFd1233. 板的拉伸強(qiáng)度校核板的拉伸強(qiáng)度校核 FNF3F/4F/4x軸力圖為軸力圖為板的受力如圖所示板的受力如圖所示1Fd23F