《剪切与挤压》PPT课件.ppt

1第一节第一节 引引 言言 剪切与挤压剪切与挤压在工程结构或机械中，构件之间通常通过在工程结构或机械中，构件之间通常通过铆钉铆钉 销轴销轴 键键键键键键 等连接件相连接等连接件相连接这类连接件的主要变这类连接件的主要变形破坏形式是形破坏形式是剪切与剪切与挤压挤压销轴销轴销轴销轴铆钉铆钉铆钉铆钉本章主要解决连接件本章主要解决连接件的强度问题的强度问题FF螺栓螺栓螺栓螺栓2剪切的受力特点剪切的受力特点剪切的变形特点剪切的变形特点构件在两侧面受到大小相等、方构件在两侧面受到大小相等、方向相反、作用线相距很近的外力向相反、作用线相距很近的外力（外力合力）的作用（外力合力）的作用构件沿位于两侧外力之间的截面构件沿位于两侧外力之间的截面发生相对错动发生相对错动发生错动的截面称为发生错动的截面称为剪切面剪切面铆钉铆钉铆钉铆钉剪切面剪切面剪切面剪切面3铆钉连接主要有三种方式：3.双盖板对接（图c），铆钉受双剪。1.搭接（图a），铆钉受单剪；2.单盖板对接（图b），铆钉受单剪；4连接件在受到剪切变形的同时，连接件在受到剪切变形的同时，往往还要受到挤压变形。往往还要受到挤压变形。在外力作用下，连接件与被连接在外力作用下，连接件与被连接件之间在侧面互相压紧、传递压件之间在侧面互相压紧、传递压力。由于一般接触面较小而传递力。由于一般接触面较小而传递的压力较大，就有可能在接触面的压力较大，就有可能在接触面局部被压溃或发生塑性变形。这局部被压溃或发生塑性变形。这种变形破坏形式就称为挤压。种变形破坏形式就称为挤压。传递压力的接触面称为传递压力的接触面称为挤压面挤压面5榫齿连接榫齿连接 在木结构中，常用榫齿连接，其中有平齿连接（图a）、单齿连接（图b）和双齿连接（图c）等。（2 2）挤压破坏挤压破坏挤压破坏挤压破坏 铆钉与钢板在相互接触面上因挤压而使铆钉与钢板在相互接触面上因挤压而使铆钉与钢板在相互接触面上因挤压而使铆钉与钢板在相互接触面上因挤压而使溃压连接松动，发生破坏溃压连接松动，发生破坏溃压连接松动，发生破坏溃压连接松动，发生破坏.总结：连接处破坏三种形式总结：连接处破坏三种形式总结：连接处破坏三种形式总结：连接处破坏三种形式:(Three types of failure in connections)(Three types of failure in connections)（1 1）剪切破坏剪切破坏剪切破坏剪切破坏 沿铆钉的剪切面剪断沿铆钉的剪切面剪断沿铆钉的剪切面剪断沿铆钉的剪切面剪断.（3 3）拉伸）拉伸）拉伸）拉伸破坏破坏破坏破坏 钢板在受铆钉孔削弱的截面处，钢板在受铆钉孔削弱的截面处，钢板在受铆钉孔削弱的截面处，钢板在受铆钉孔削弱的截面处，应力增大，易在连接处拉断应力增大，易在连接处拉断应力增大，易在连接处拉断应力增大，易在连接处拉断.8第二节第二节 剪切的实用计算剪切的实用计算一、剪切面上的内力一、剪切面上的内力 剪切面上的内力剪切面上的内力为为一个切向力，称一个切向力，称为为剪力，剪力，记记作作 FS铆钉铆钉铆钉铆钉9二、剪切面上的二、剪切面上的应应力力 FS 为为剪切面上的剪力，用截面法由平衡方程确定剪切面上的剪力，用截面法由平衡方程确定 AS 为为剪切面的面积剪切面的面积 在剪切面上，只存在切在剪切面上，只存在切应应力力工程中假工程中假设设剪切面上的切剪切面上的切应应力平均分布，即有力平均分布，即有10三、剪切三、剪切强强度条件度条件 为为材料的许用切应力材料的许用切应力11第三第三节节 挤压挤压的的实实用用计计算算一、一、挤压应挤压应力的力的实实用用计计算算 在挤压面上，存在着法向在挤压面上，存在着法向的挤压应力，记作的挤压应力，记作 bsFbs 为为挤压面上的挤压力挤压面上的挤压力 Abs 为挤压面的计算面积，为挤压面的计算面积，取实际挤压面在垂直于挤取实际挤压面在垂直于挤压力的平面上投影的面积压力的平面上投影的面积 挤压应力的工程实用计算挤压应力的工程实用计算公式为公式为12二、二、挤压挤压强强度条件度条件 bs 为为材料的许用挤压应力材料的许用挤压应力13 例例1图图示示连连接件，已知接件，已知板和板和铆钉铆钉材料相同，材料相同，许许用用应应力力,试试校核校核该连该连接件接件强强度。度。结论结论：该连该连接件的接件的强强度符合要求。度符合要求。解：解：14例例5 图图示示带带肩杆件，已知材料的肩杆件，已知材料的许许用切用切应应力力 =100 MPa、许许用用挤压应挤压应力力 bs =320 MPa、许许用拉用拉应应力力 =160 MPa，试试确确定定许许可可载载荷。荷。解：解：1）根据杆件拉伸）根据杆件拉伸强强度确定度确定许许可可载载荷荷 由拉伸由拉伸强强度条件度条件 解得解得挤压面挤压面挤压面挤压面DdhF挤压面挤压面挤压面挤压面剪切面剪切面剪切面剪切面 d16 2）根据凸肩的剪切）根据凸肩的剪切强强度确定度确定许许可可载载荷荷 杆件凸肩的剪切面杆件凸肩的剪切面为圆为圆柱面，由剪切柱面，由剪切强强度条件度条件 解得解得17 3）根据凸肩的）根据凸肩的挤压挤压强强度确定度确定许许可可载载荷荷 杆件凸肩的杆件凸肩的挤压挤压面面为圆环为圆环形平面，由形平面，由挤压挤压强强度条件度条件 解得解得所以，所以，许许可可载载荷荷18 3）根据凸肩的）根据凸肩的挤压挤压强强度确定度确定许许可可载载荷荷 杆件凸肩的杆件凸肩的挤压挤压面面为圆环为圆环形平面，由形平面，由挤压挤压强强度条件度条件 解得解得所以，所以，许许可可载载荷荷例例1 图示挂钩装置，已知拉力图示挂钩装置，已知拉力F=20 kN，t1=8 mm，t2=5 mm，销钉材料的销钉材料的许用挤压应力许用挤压应力 bs=190 MPa，许用切应力，许用切应力 =60 MPa，试确定销钉直径，试确定销钉直径 d。解：解：销钉承受双剪，每个剪切面上的剪力销钉承受双剪，每个剪切面上的剪力1）根据剪切强度条件确定销钉直径）根据剪切强度条件确定销钉直径20根据剪切强度条件根据剪切强度条件 得销钉直径得销钉直径 212）根据挤压强度条件确定销钉直径）根据挤压强度条件确定销钉直径 得销钉直径得销钉直径因此，可取销钉直径因此，可取销钉直径 22例例 2 如如图图，皮，皮带轮带轮通通过键过键与与轴联轴联接，已知皮接，已知皮带轮传递带轮传递的力偶矩的力偶矩 M=600 Nm;轴的直径轴的直径 d=40 mm；键的尺寸键的尺寸 b=12 mm、h=8 mm、l=55 mm；键键材料的材料的许许用切用切应应力力 =60 MPa、许许用用挤压应挤压应力力 bs =180 MPa，试试校核校核键键的的强强度。度。解：解：选选取取键键和和轴为轴为研究研究对对象，作出受力象，作出受力图图 计计算算键键的受力的受力 得得键键的受力的受力由平衡方程由平衡方程23 校核校核键键的剪切的剪切强强度度根据剪切根据剪切强强度条件度条件键满键满足剪切足剪切强强度条件度条件由截面法，由截面法，校核校核键键的的挤压挤压强强度度显显然，然，键键的的挤压挤压力力得剪力得剪力24根据根据挤压挤压强强度条件度条件键满键满足足挤压挤压强强度条件度条件结论结论：键键的的强强度度满满足要求足要求25例例3 如如图图，已知，已知钢钢板厚度板厚度 t=5 mm，剪切，剪切强强度极限度极限 b=160 MPa。欲用冲床将欲用冲床将钢钢板冲出直径板冲出直径 d=25 mm 的孔，的孔，问问所需的冲剪力所需的冲剪力 F 应为应为多大？多大？解：解：由由钢钢板受剪切板受剪切变变形，剪切面形，剪切面为圆为圆柱柱侧侧面面得冲孔所需冲剪力得冲孔所需冲剪力为为26例例4 图图示示连连接件由两接件由两块钢块钢板用板用 4 个个铆钉铆铆钉铆接而成。已知板接而成。已知板宽宽 b=80 mm、板厚、板厚 =10 mm；铆钉铆钉直径直径 d=6 mm；板和；板和铆钉铆钉材料的材料的许许用切用切应应力力 =100 MPa、许许用用挤压应挤压应力力 bs =280 MPa、许许用拉用拉应应力力 =160 MPa。试试确定确定该连该连接件所允接件所允许许承受的承受的轴轴向拉力向拉力F。27解：解：由剪切由剪切强强度条件度条件得得1）根据）根据铆钉铆钉的剪切的剪切强强度确定度确定许许可拉力可拉力由于由于这这是是对对称性称性问题问题，可以假，可以假设设各各铆钉铆钉受力相同，于是，各受力相同，于是，各铆钉铆钉剪切面上的剪力均剪切面上的剪力均为为28求得求得2）根据铆钉和板的挤压强度确定许可拉力根据铆钉和板的挤压强度确定许可拉力由由挤压挤压强强度条件度条件显见，各挤压面上的挤压力均为显见，各挤压面上的挤压力均为293）根据板的拉伸）根据板的拉伸强强度确定度确定许许可拉力可拉力作出板的受力作出板的受力图图，画画轴轴力力图图，可可见见 1-1 截面与截面与 2-2 截面截面为为可能的危可能的危险险截面，截面，应应分分别对别对其其进进行拉伸行拉伸强强度度计计算算30求得求得由由 1-1 截面的拉伸截面的拉伸强强度度31再由再由 2-2 截面的拉伸截面的拉伸强强度度求得求得综综上所述，拉力上所述，拉力F 的许可值为的许可值为 32正视图正视图俯视图俯视图a俯视图俯视图b哪种方案更合理？哪种方案更合理？思考题思考题思考题思考题