工程力學(xué)第七章剪切和擠壓的實(shí)用計(jì)算PPT課件

1、1,應(yīng)力集中的概念,應(yīng)力集中（stress concentration,由于桿件橫截面驟然變化而引起的應(yīng)力局部驟然增大,2,按線彈性理論或相應(yīng)的數(shù)值方法得出的最大局部應(yīng)力smax與該截面上名義應(yīng)力snom之比，即,理論應(yīng)力集中因數(shù),具有小孔的均勻受拉平板，,其中 的下標(biāo)s表示是對(duì)應(yīng)于正應(yīng)力的理論應(yīng)力集中因數(shù)。名義應(yīng)力snom為截面突變的橫截面上smax作用點(diǎn)處按不考慮應(yīng)力集中時(shí)得出的應(yīng)力(對(duì)于軸向拉壓的情況即為橫截面上的平均應(yīng)力,3,應(yīng)力集中對(duì)強(qiáng)度的影響,塑性材料制成的桿件受靜荷載情況下,荷載增大進(jìn)入彈塑性,極限荷載,4,均勻的脆性材料或塑性差的材料(如高強(qiáng)度鋼)制成的桿件即使受靜荷載時(shí)也要考

2、慮應(yīng)力集中的影響,非均勻的脆性材料，如鑄鐵，其本身就因存在氣孔等引起應(yīng)力集中的內(nèi)部因素，故可不考慮外部因素引起的應(yīng)力集中,塑性材料制成的桿件受靜荷載時(shí)，通?？刹豢紤]應(yīng)力集中的影響,5,一、剪切的概念,l,A,F,F,1、橫向力,垂直于桿軸線的力,第七章 剪切和擠壓的實(shí)用計(jì)算,6,2、剪切的概念,l,A,F,F,在一對(duì)大小相等、方向相反，作用線相距很近的橫向外力作用下，桿的相鄰橫截面發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)變形，此變形稱為剪切變形,實(shí)際工程中，連接中的連接件主要發(fā)生剪切變形,7,二、連接的種類,螺栓連接,鉚釘連接,鍵塊連接,銷軸連接,焊縫連接,螺栓,8,三、連接件的受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn),1、連接件,在構(gòu)件連接

3、處起連接作用的部件，稱為連接件。例如：螺栓、鉚釘、鍵、焊縫等。連接件雖小，但對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的牢固和安全卻起著重要作用,特點(diǎn)：可傳遞一般 力，可拆卸,螺栓,9,鉚釘,特點(diǎn)：可傳遞一般 力，如橋梁桁架結(jié)點(diǎn)處用它連接,無(wú)間隙,特點(diǎn)：傳遞扭矩,10,2、受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn),合力,合力,F,F,以鉚釘為例,受力特點(diǎn)： 構(gòu)件受兩組大小相等、方向相反、作用線相互很近（差一個(gè)幾何平面）的平行力系作用,變形特點(diǎn)： 構(gòu)件沿兩組平行力系的交界面發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng),無(wú)間隙,11,剪切面,剪切面上的內(nèi)力,內(nèi)力 剪力 ，其作用線沿截面 的切線,構(gòu)件將發(fā)生相互錯(cuò)動(dòng)的面，如 n n,12,四、連接的實(shí)用計(jì)算,1、連接處可能的破壞形式（

4、以鉚接為例） 剪切破壞 沿鉚釘?shù)募羟忻婕魯唷?擠壓破壞 鉚釘與鋼板相互擠壓，鉚 釘可能被壓扁或鋼板被壓皺而使 連接松動(dòng)，使連接失去作用。 鋼板發(fā)生拉（壓）破壞,鋼板在有鉚釘孔截面處?kù)o面積減小，應(yīng)力增大，易在連接 處發(fā)生拉斷破壞,13,2、剪切的實(shí)用計(jì)算,實(shí)用計(jì)算方法：根據(jù)構(gòu)件的破壞可能性，采用能反映受力基本特征，并簡(jiǎn)化計(jì)算的假設(shè)，計(jì)算其名義應(yīng)力，然后根據(jù)直接試驗(yàn)的結(jié)果，確定其相應(yīng)的許用應(yīng)力，以進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 適用：構(gòu)件體積不大，真實(shí)應(yīng)力相當(dāng)復(fù)雜情況，如連接件等,剪切實(shí)用計(jì)算假設(shè)：假設(shè)剪應(yīng)力在整個(gè)剪切面上均勻分布,14,1、名義剪應(yīng)力,2、剪切強(qiáng)度條件（準(zhǔn)則,工作應(yīng)力不得超過(guò)材料的許用應(yīng)力,15

5、,3、擠壓的實(shí)用計(jì)算,假設(shè)：擠壓應(yīng)力在有效擠壓面上均勻分布,擠壓力 ：接觸面上的壓力,16,擠壓強(qiáng)度條件（準(zhǔn)則）： 工作擠壓應(yīng)力不得超過(guò)材料的許用擠壓應(yīng)力,有效擠壓面積,4、被連接件拉壓強(qiáng)度計(jì)算,有效擠壓面積：接觸面在垂直 方向面上的投影的面積,17,四、應(yīng)用,1、強(qiáng)度校核,2、截面設(shè)計(jì),3、確定荷載,18,F,例1. 木榫接頭如圖所示，a = b =12cm，h=35cm，c=4.5cm, P=40KN，試求接頭的剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力,解：受力分析如圖,剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力,剪切面和剪力為,擠壓面和擠壓力為,F,F,F,19,例2. 齒輪與軸由平鍵（bhL=20 12 100）連接，它傳遞的扭矩m=2KNm，軸的直徑d=70mm，鍵的許用剪應(yīng)力為= 60M Pa ，許用擠壓應(yīng)力為 ，試校核鍵的強(qiáng)度,20,d,F,解：鍵的受力分析如圖,F,F,21,綜上，鍵滿足強(qiáng)度要求,剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力的強(qiáng)度校核,d,F,F,F,22,解：受力分析如圖,例3. 一鉚接頭如圖所示，受力P=110kN，已知鋼板厚度為 t=1cm，寬度 b=8.5cm ，許用應(yīng)力為 = 160M Pa ；鉚釘?shù)闹睆絛=1.6cm，許用剪應(yīng)力為= 140M Pa ，許用擠壓應(yīng)力為