工程力学 材料力学 M2剪切与挤压

《材料力学》剪切与挤压实用计算12.工程实例(1)螺栓连接(Boltedconnections)(2)铆钉连接(Rivetedconnections)FF螺栓(bolt)FF铆钉(rivet)FF铆钉(rivet)一、基本概念和实例特点：可传递一般力，不可拆卸。如桥梁桁架结点处于它连接。1.连接件：在构件连接处起连接作用的部件，称为连接件。例如：螺栓、铆钉、键等。连接件虽小，起着传递载荷的作用。《材料力学》剪切与挤压实用计算2m轴(shaft)键(key)齿轮(gear)(3)键块联接(Keyedconnection)(4)销轴联接(Pinnedconnection)FFABtdt1t1一、基本概念和实例特点：传递扭矩。《材料力学》剪切与挤压实用计算3nn（合力）（合力）FF2.受力特点(Characterofexternalforce)以铆钉为例构件受两组大小相等、方向相反、作用线相互很近的平行力系作用.3.变形特点(Characterofdeformation)构件沿两组平行力系的交界面发生相对错动.一、基本概念和实例《材料力学》剪切与挤压实用计算44.连接处破坏三种形式:(1)剪切破坏沿铆钉的剪切面剪断，如沿n–n面剪断.(2)挤压破坏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.(3)拉伸破坏钢板在受铆钉孔削弱的截面处，应力增大，易在连接处拉断.FnnFS剪切面(shearingplane)nn（合力）（合力）FF一、基本概念和实例《材料力学》剪切与挤压实用计算5实用计算方法：根据构件的破坏可能性，采用能反映受力基本特征，并简化计算的假设，计算其名义应力，然后根据直接试验的结果，确定其相应的许用应力，以进行强度计算。适用：构件体积不大，真实应力相当复杂情况，如连接件等。二、实用计算《材料力学》剪切与挤压实用计算6mmF剪切面FS1、内力计算FS-剪力(shearingforce)FFmm00FFFSxFFS2、剪应力（Shearingstress）AFS式中，FS-剪力A-剪切面的面积(areainshear)三、剪切实用计算《材料力学》剪切与挤压实用计算7二个剪切面二个剪切面三、剪切实用计算《材料力学》剪切与挤压实用计算83、强度条件（Strengthcondition)[]为材料的许用剪应力(Allowableshearingstressofamaterial)(factorofsafety)mmF剪切面FFmmAFSnO][n-安全系数-剪切极限应力O三、剪切实用计算(ultimateshearingstress)《材料力学》剪切与挤压实用计算9螺栓与钢板相互接触的侧面上，发生的彼此间的局部承压现象，称为挤压(bearing).FFFF在接触面上的压力，称为挤压力(bearingforce)，并记为F.挤压面剪切面1、挤压力F=FS四、挤压实用计算《材料力学》剪切与挤压实用计算10（1）螺栓压扁（2）钢板在孔缘压成椭圆2、挤压破坏的两种形式FF3、挤压应力（Bearingstress)bsbsbsAFAFbsbsFbS-挤压力(bearingforce)AbS-挤压面的面积（areainbearing)4、强度条件[bS]-许用挤压应力(allowablebearingstress).四、挤压实用计算《材料力学》剪切与挤压实用计算11挤压现象的实际受力如图所示.当接触面为圆柱面时,挤压面积AbS为实际接触面在直径平面上的投影面积dh实际接触面直径投影面挤压面的面积计算hdAbs当接触面为平面时,AbS为实际接触面面积.四、挤压实用计算《材料力学》剪切与挤压实用计算12bsbsFAbsbsAFS(Checktheintensity)1、校核强度(Determinetheallowabledimension)2、设计截面AFbsbsSFA(Determinetheallowableload)3、求许可载荷五、强度分析的应用《材料力学》剪切与挤压实用计算13假设：⑴剪切面为焊缝最小断面；强度条件][45cos2sQlFAF⑵剪应力在剪切面上均匀分布。l有效剪切面六、受剪焊缝的剪切强度《材料力学》剪切与挤压实用计算14不同的粘接方式1.剪切2.拉伸3.复合七、胶粘缝强度《材料力学》剪切与挤压实用计算151.剪切胶粘缝的强度条件][七、胶粘缝强度《材料力学》剪切与挤压实用计算162.拉伸胶粘缝的强度条件][七、胶粘缝强度《材料力学》剪切与挤压实用计算173.复合胶粘缝的强度条件][][七、胶粘缝强度《材料力学》剪切与挤压实用计算18《材料力学》剪切与挤压实用计算19PPMPa952.0103512407bhPAQQMPa4.710125.4407cbPAPjyjyjy木榫接头如图所示，a=b=12cm，h=35cm，c=4.5cm,P=40KN，试求接头的剪应力和挤压应力。解：：受力分析如图∶：剪应力和挤压应力PPQjy剪切面和剪力为∶挤压面和挤压力为：PPachQAjyA例题1PPb仰视图《材料力学》剪切与挤压实用计算20解：(1)键的受力分析如图齿轮与轴由平键连接,已知轴的直径d=70mm，键的尺寸为b×h×L=20×12×100mm，传递的扭转力偶矩Me=2kN.m，键的许用剪应力为[]=60MPa，许用挤压应力为[bs]=100MPa.试校核键的强度.bhlMedFMeheMdF2kNe5710701022233dMF例题2《材料力学》剪切与挤压实用计算21综上，键满足强度要求.(2)校核剪切强度(3)校核挤压强度MPa.6281010020105763blFAFSFFSbsbsbsMPa.3951061001057263hlFAFMedFbhlA例题2《材料力学》剪切与挤压实用计算22一销钉连接如图所示，已知外力F=18kN,被连接的构件A和B的厚度分别为t=8mm和t1=5mm,销钉直径d=15mm,销钉材料的许用剪应力为[]=60MPa,许用挤压应力为[bS]=200MPa.试校核销钉的强度.t1FFAtt1Bd例题3《材料力学》剪切与挤压实用计算23t1FFAtt1Bd解:(1)销钉受力如图b所示d2F2FF剪切面挤压面例题3《材料力学》剪切与挤压实用计算24d2F2FF挤压面FFSFS(2)校核剪切强度2FFS由截面法得两个面上的剪力剪切面积为42dAMPa51AFS(3)挤压强度校核这两部分的挤压力相等，故应取长度为t的中间段进行挤压强度校核.12ttbsbsbsMPa150tdFAF故销钉是安全的.剪切面例题3《材料力学》剪切与挤压实用计算25DdhF(1)销钉的剪切面面积A(2)销钉的挤压面面积AbS思考题《材料力学》剪切与挤压实用计算26挤压面DdhF挤压面剪切面422)(bsdDAhddhA《材料力学》剪切与挤压实用计算27冲床的最大冲压力F=400kN，冲头材料的许用压应力[]=440MPa，钢板的剪切强度极限u=360MPa，试求冲头能冲剪的最小孔径d和最大的钢板厚度.冲头d钢板冲模F例题4《材料力学》剪切与挤压实用计算28F解(1)冲头为轴向压缩变形d=34mm冲头d钢板冲模F剪切面F42dFAF例题4《材料力学》剪切与挤压实用计算29F解(2)由钢板的剪切破坏条件δ=10.4mm冲头d钢板冲模F剪切面FusdFAF例题4《材料力学》剪切与挤压实用计算30一铆钉接头用四个铆钉连接两块钢板.钢板与铆钉材料相同.铆钉直径d=16mm，钢板的尺寸为b=100mm，t=10mm，F=90kN，铆钉的许用应力是[]=120MPa，[bS]=120MPa，钢板的许用拉应力[]=160MPa.试校核铆钉接头的强度.FFtt例题5《材料力学》剪切与挤压实用计算31FFbFFtt例题5《材料力学》剪切与挤压实用计算32(1)校核铆钉的剪切强度每个铆钉受力为F/4每个铆钉受剪面上的剪力为FFbF/4F/4剪切面kN.5224FFSMPaSS11242dFAF例题5《材料力学》剪切与挤压实用计算33(2)校核铆钉的挤压强度每个铆钉受挤压力为F/4F/4F/4剪切面挤压面bsbsbsMPa1414tdFAF(3)校核钢板的拉伸强度FF/4F/4F/4F/4+F3F/4F/4例题5《材料力学》剪切与挤压实用计算34整个接头是安全的FF/4F/4F/4F/41122MPa)(N1-110711tdbFAFMPa.)(N2-239924322tdbFAF例题5《材料力学》剪切与挤压实用计算351、剪切的实用计算AFs总结：拉(压)杆连接部分的剪切与挤压强度计算nn（合力）（合力）PPPnnQ剪切面2、挤压的实用计算bsbsbsAF挤压面积dtAbs《材料力学》剪切与挤压实用计算36bsbsFAbsbsAFS(Checktheintensity)1、校核强度(Determinetheallowabledimension)2、设计截面AFbsbsSFA(Determinetheallowableload)3、求许可载荷《材料力学》剪切与挤压实用计算37材料力学图形元素库NA公式框圆柱固定支座可动支座固定端均布载荷单元体字母框＜＜＜＞≤≥≯≮≠