同济大学工程力学剪切力.pptx

铆钉连接铆钉连接平键连接平键连接榫连接榫连接剪切受力特点：剪切受力特点：作用在构件两侧面上的外力合力大小相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。FF铆钉连接铆钉连接剪床剪钢板剪床剪钢板剪切面剪切面剪切的概念剪切的概念剪切受力特点：剪切受力特点：作用在构件两侧面上的外力合力大小相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。FF铆钉连接铆钉连接双剪切双剪切剪切面剪切面连接的破坏形式一般有：连接的破坏形式一般有：以铆钉连接为例以铆钉连接为例FF连接的破坏形式一般有以下几种：连接的破坏形式一般有以下几种：1 1、剪切破坏、剪切破坏 构件两部分沿剪切面发构件两部分沿剪切面发生滑移、错动生滑移、错动2 2、挤压破坏、挤压破坏 在接触区的局部范围内，产生显著塑性变形在接触区的局部范围内，产生显著塑性变形 剪切与挤压破坏都是复杂的情况，这里仅介绍工程上的实用计算方法剪切与挤压破坏都是复杂的情况，这里仅介绍工程上的实用计算方法3 3、钢板拉伸强度破坏、钢板拉伸强度破坏 钢板因开铆钉孔使截面被削弱而发生钢板因开铆钉孔使截面被削弱而发生强度破坏强度破坏 剪切面上的名义剪切面上的名义切应力计算公式：切应力计算公式：实用计算中假设切应力在剪切面实用计算中假设切应力在剪切面（m-m截面）上是均匀分布的截面）上是均匀分布的7-3 7-3 剪切与挤压的实用计算剪切与挤压的实用计算FF截面法截面法剪力剪力剪切面上的内力剪切面上的内力 剪切的实用计算剪切的实用计算剪切强剪切强度条件：度条件：剪切强剪切强度条件同样可解三类问题度条件同样可解三类问题 剪切面上的名义切应力：剪切面上的名义切应力：FFFS 为剪切面上的剪力；为剪切面上的剪力；A 为剪切面的面积。为剪切面的面积。剪切的实用计算剪切的实用计算剪切强剪切强度条件：度条件：名义许用切应力名义许用切应力FF 注意：名义许用切应力 是通过直接试验，按上式得到剪切破坏时材料的极限切应力，再除以安全因数，即得；可在有关的设计规范中查到，它与钢材在纯剪切应力状态时的容许切应力显然是不同的。对大多数的连接件(或连接)来说，剪切变形及剪切强度是主要的。挤压的实用计算挤压的实用计算FF 在在铆铆钉钉连连接接中中，在在铆铆钉钉与与钢钢板板相相互互接接触触的的侧侧面面上上，将将发发生生彼彼此此间间的的局部承压现象，称为局部承压现象，称为挤压挤压。在接触面上的压力，称为。在接触面上的压力，称为挤压力挤压力Fbs 挤挤压压力力过过大大，可可能能引引起起螺螺栓栓压压扁扁或或钢钢板板在在孔孔缘缘压压皱皱，从从而而导导致致连连接接松动而松动而失效失效 挤压力不是内力，而是外力挤压力不是内力，而是外力 挤压面的计算面积挤压面的计算面积3-3 3-3 挤压的实用计算挤压的实用计算FF 实用计算中，名义挤压应实用计算中，名义挤压应力公式力公式 实实际际的的挤挤压压面面是是半半个个圆圆柱柱面面，而而在在实实用用计计算算中中用其用其直径平面直径平面Abs来代替来代替挤压强度条件：挤压强度条件：挤压的实用计算挤压的实用计算挤压强挤压强度条件同样可解三类问题度条件同样可解三类问题 挤压面的计算面积挤压面的计算面积名义挤压应力公式名义挤压应力公式FF挤压强度条件：挤压强度条件：挤压的实用计算挤压的实用计算FF名义许用挤压应力名义许用挤压应力名名义义许许用用挤挤压压应应力力 bs 是是通通过过直直接接试试验验，并并按按上上式式得得到到材材料的极限挤压应力，从而确定之。料的极限挤压应力，从而确定之。挤压强度条件：挤压强度条件：剪切强度条件：剪切强度条件：脆性材料：脆性材料：塑性材塑性材料：料：可从有关设计规范中查得可从有关设计规范中查得例例 已知：已知：d d =2 mm，b=15 mm，d=4 mm，=100 MPa，bs=300 MPa，=160 MPa。试求：试求：F解：解：1 1、剪切强度、剪切强度解：解：1 1、剪切强度、剪切强度2 2、挤压强度、挤压强度3 3、钢板拉伸强度、钢板拉伸强度例例 已知：已知：F=80 kN,d d =10 mm,b=80 mm,d=16 mm,=100 MPa,bs =300 MPa,=160 MPa 试：校核接头的强度试：校核接头的强度解：1.1.接头受力分析接头受力分析 当各铆钉的当各铆钉的材料材料与与直径直径均相同，均相同，且且外力作用线外力作用线在在铆钉群剪切面上的投影通过铆钉群剪切面上的投影通过铆钉群剪切面形心铆钉群剪切面形心时时，通通常即认为常即认为各铆钉剪切面上的剪力相等2.2.强度校核强度校核剪切强度：剪切强度：挤压强度：挤压强度：拉伸强度：拉伸强度：接头的强度足够接头的强度足够解：解：键的受力分析如图键的受力分析如图例例 齿轮与轴由平键（齿轮与轴由平键（b=16 mm，h=10 mm）连接，它传递的扭）连接，它传递的扭矩矩 m=1600 Nm，轴的直径，轴的直径 d=50 mm，键的许用切应力为，键的许用切应力为 =80 M Pa，许用挤压应力为，许用挤压应力为 bs=240M Pa，试设计键的长度。，试设计键的长度。mmdFbhLmdFbhL 切切应力和挤压应力的强度条件应力和挤压应力的强度条件 综上综上ASt1=7P=200KNt2=12t1=7主板主板盖板盖板铆接接头图铆接接头图20P=200KNP=200KNI III IIb1=160b2=200例例 图示一铆接接头，已知材料的容许应力分别为图示一铆接接头，已知材料的容许应力分别为 ，试校核该接头的，试校核该接头的 强度强度。Pc2=40KN铆钉受力图铆钉受力图解：（一）绘铆钉受力图解：（一）绘铆钉受力图（二）铆钉的剪切强度校核（二）铆钉的剪切强度校核 （三）挤压强度校核（三）挤压强度校核 比较：比较：Pc2=40KN铆钉受力图铆钉受力图t1=7P=200KNt2=12t1=7主板主板盖板盖板2（四）绘主板和盖板的轴力图并进行强度校核。（四）绘主板和盖板的轴力图并进行强度校核。II-II截面截面 I-I截面截面（1 1）主板：）主板：t1=7P=200KNt2=12t1=7主板主板盖板盖板铆接接头图铆接接头图20P=200KNP=200KNI III IIb1=160b2=200PIIIIII 主板轴力图主板轴力图 （五）综合各项强度计算的结果可知，该接头的强度是足够的。（五）综合各项强度计算的结果可知，该接头的强度是足够的。IIII-II II 截面内力比截面内力比I I-I I截面大，而截面积比截面大，而截面积比I I-I I 截面小，故只需校核截面小，故只需校核IIII-II II 截面。截面。（2）盖板：）盖板：t1=7P=200KNt2=12t1=7主板主板盖板盖板铆接接头图铆接接头图20 PP=200KNI III IIb1=160b2=200盖板轴力图盖板轴力图P/5P/2IIII