剪切計算常用材料強度

2.剪切強度計算(1)剪切強度條件剪切強度條件就是使構(gòu)件的實際剪應(yīng)力不超過材料的許用剪應(yīng)力。F(5-6)T=—s<[T](5-6)這里［t］為許用剪應(yīng)力，單價為Pa或MPa。由于剪應(yīng)力并非均勻分布，式(5-2)、(5-6)算出的只是剪切面上的平均剪應(yīng)力，所以在使用實驗的方式建立強度條件時，應(yīng)使試件受力盡可能地接近實際聯(lián)接件的情況，以確定試樣失效時的極限載荷t0，再除以安全系數(shù)n，得許用剪應(yīng)力［t］。T［t］―n(5-7)各種材料的剪切許用應(yīng)力應(yīng)盡量從相關(guān)規(guī)范中查取?！銇碚f，材料的剪切許用應(yīng)力［t］與材料的許用拉應(yīng)力回之間，存在如下關(guān)系：對塑性材料：[T]二0.6口0.8[6對脆性材料：［T］二0.8口1.0［6(2)剪切實用計算剪切計算相應(yīng)地也可分為強度校核、截面設(shè)計、確定許可載荷等三類問題，這里就不展開論述了。但在剪切計算中要正確判斷剪切面積，在鉚釘聯(lián)接中還要正確判斷單剪切和雙剪切。下面通過幾個簡單的例題來說明。例5-1圖5-12(a)所示電瓶車掛鉤中的銷釘材料為20號鋼，［t］=30MPa，直徑d=20mm。掛鉤及被連接板件的厚度分別為t=8mm和t1=12mm。牽引力F=15kN。試校核銷釘?shù)募羟袕姸?。圖5-12電瓶車掛鉤及其銷釘受力分析示意圖解：銷釘受力如圖5-12(b)所示。根據(jù)受力情況，銷釘中段相對于上、下兩段沿m-m和n-n兩個面向左錯動。所以有兩個剪切面，是—個雙剪切問題。由平衡方程容易求出：銷釘橫截面上的剪應(yīng)力為：F 15x103t=―s= =23.9MPav[t]A 兀A2x-(20x10-3)2故銷釘滿足剪切強度要求。

例5-2如圖5-13所示沖床，F(xiàn)ma=400KN，沖頭[o]=400MPa，沖剪鋼板的極限剪應(yīng)力廿360MPa。試設(shè)計沖頭的最小直徑及鋼板最大厚度。圖5-13沖床沖剪鋼板及沖剪部分受力示意圖解：(1)按沖頭壓縮強度計算d所以所以(2)按鋼板剪切強度計算t鋼板的剪切面是直徑為d高為t的柱表面。FFT——s——maxNTA兀dtb400X400X103二0.0104二0.0104m二1.04cm兀x3.4x10-2x360x106tW max冗dTb例5-3如圖5-14所示螺釘受軸向拉力F作用，已知[t]=0.6[g]，求其d:h的合理比值。圖5-14圖5-14螺釘受軸向拉力示意圖解：螺桿承受的拉應(yīng)力小于等于許用應(yīng)力值：TOC\o"1-5"\h\zF 4F …o'=—n= <Q］A 兀d2螺帽承受的剪應(yīng)力小于等于許用剪應(yīng)力值：FF

T=s= <［T］A兀dh當(dāng)6T同時分別達到［g］、［t］時.材料的利用最合理，既F 4F=0.6兀dh 兀d2所以可得d:h=2.4=extPart_01C9B6CD.第二節(jié)沖壓常用材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能一、黑色金屬二、有色金屬三、非金屬一、黑色金屬O1.深拉深用冷軋鋼板發(fā)化學(xué)成分和力學(xué)性能1）深拉深鋼板的化學(xué)成分深拉深用冷軋鋼板主要有08Al、08F、08及10、15、20鋼。其化學(xué)成分如表8—44所示。表8—44深拉深冷軋薄鋼板的化學(xué)成分（GB/T5213—1985和GB/T710—1991)（2）影響鋼板沖壓性能的主要因素 化學(xué)成分、金屬組織、力學(xué)性能和表面質(zhì)量等均影響沖壓性能在上述鋼號中用量最大的是08鋼，并有沸騰鋼與鎮(zhèn)靜鋼之分，沸騰鋼08F價廉，表面質(zhì)量好，但偏析比較嚴(yán)重，且有“應(yīng)變時效”傾向，對于沖壓性能要求高，外觀要求嚴(yán)格的零件不適合。08AI鎮(zhèn)靜鋼板價格較高，但性能均勻，“應(yīng)變時效”傾向小，適用于汽車、拖拉機覆蓋件的拉深。1）08鋼中主要元素對沖壓性能的影響（表8—45）表8—45 主要元素對08鋼沖壓性能的影響對沖壓性能的影響元素名對沖壓性能的影響稱增加FeC的數(shù)量，提高鋼板的抗拉強度和屈服強度，降低塑性，使沖壓性能惡化，特別是當(dāng)FeC出C現(xiàn)于晶界時，對沖壓性能的不利影響更大硅溶于鐵素體中，強化鐵素體的作用很大，增加強度，降低塑性，含硅量越低越好，深沖壓鋼板不能用Si硅脫氧Mn 錳的直接影響不大，錳和硫形成MnS夾雜物，其數(shù)量和形態(tài)對沖壓性能有影響P 磷顯著地增加強度和脆性，并有偏析傾向，易于形成帶狀組織，這些都對沖壓性能不利形成硫化物，其數(shù)量、形狀和分布對沖壓性能有很大影響，數(shù)量多、且呈細(xì)長條狀分布的硫化物對沖壓S性能不利是鎮(zhèn)靜鋼的最終脫氧劑，可與氮形成氮化鋁，顯著降低鋼板的“應(yīng)變時效”傾向，容易得到“餅形”鐵素體晶Al粒，改善沖壓性能。鋼中鋁的最佳含量為其質(zhì)量分?jǐn)?shù) =（0.03-0.05）%2）深拉深冷軋薄板鐵素體晶粒度的標(biāo)準(zhǔn)（表8—46）表8—46深拉深冷軋薄鋼板鐵素體晶粒級別ZFHFFZS08AI05F,8F,10F08b,15F,20F,08,10,15,2005F,08F,10F,15F,20F,08b,08,10,15,20鋼號及拉深級別鋼板狀態(tài)

4冷6,7,8,9或餅6,7,8或“餅形”6,7,86,7,8,95,6,7,8,9軋形”1）鋁鎮(zhèn)靜鋼08AI按其拉深質(zhì)量分為三級：ZF—拉深最復(fù)雜零件；HF—拉深很復(fù)雜零件；F—拉深復(fù)雜零件2）其他深沖薄鋼板（包括熱軋板）按沖壓性能分級為：Z—最伸拉深件;S—深拉深件；P—普通拉深件3）深拉深冷軋薄鋼板的力學(xué)性能（表8—47）表8—47深拉深冷軋薄鋼板的力學(xué)性能（GB/T5213—1985和表8—47GB/T710—1991)鋼號ZFHF08Al08F08厚度/mm全部全部>1.21.2<1.2<4<4/MPa/(%)/MPa260~330260~340260~350260~350260~350280~370280~390280~390280~4002002102202202404442394242343230320.660.70

鋼號ZFHF08Al08F08厚度/mm全部全部>1.21.2<1.2<4<4/MPa/(%)/MPa260~330260~340260~350260~350260~350280~370280~390280~390280~4002002102202202404442394242343230320.660.70S280~420280~420—3028Z300~420—3010S<4300~440—29P300~440—28Z340~460—2715S<4360~480—26P360~480—25Z360~500—2620S<4360~510—25P360~510—244）深拉深冷軋薄鋼板的杯突試驗沖壓深度（表8—48）表8—48深拉深冷軋薄鋼板的杯突試驗沖壓深度（GB/T5213—1985和GB/T710—1991）鋼號及級別鋼板08A108、08F10、15、20厚度ZFHFFZSPZSEr值（杯突試驗深度）不小于0.59.59.39.19.08.48.08.07.40.69.89.69.49.48.98.58.47.8

0.710.310.19.99.79.28.98.68.00.810.610.510.310.09.59.38.88.20.910.810.710.510.39.99.69.08.41.011.210.810.710.510.19.99.28.61.111.311.010.910.810.410.21.211.511.211.111.010.610.41.311.711.311.311.210.810.61.411.811.411.411.311.010.81.512.011.611.511.511.211.01.611.811.711.611.411.21.712.011.911.811.611.41.812.112.011.911.711.51.912.212.112.011.811.72.012.312.212.111.911.82.常用材料的力學(xué)性能（1）黑色金屬材料的力學(xué)性能（表8—49）表8—49 黑色金屬材料的力學(xué)性能材料名稱材料牌號材料狀態(tài)抗剪強度/MPa抗拉強度/MPa伸長率屈服點/MPa彈性模量/MPa電工用工業(yè)純鐵DT1已退火的18023026

C>0.025DT2DT3D11、D12D21、D31電工硅鋼D32、D370已退火的19023026D310?340S41?48Q195260~320315~39028~33195Q215270~340335~41026~31215普通碳素鋼Q235未經(jīng)退火的310~380375~46021~26235Q255340~420410~51019~24255Q275400~500490?61015~2027508F220~310280~3903218010F260~360330~45032200190000碳素工具鋼15F已退火的220~340280~4203019008260~340300~4402921019800010250~370320~4602815270~380340~4802628020200020280~400360~510352502100025320~440400~55034280202000

30360?480450~6002230020100035400?520500~6502032020100040420~540520~6701834021350045440~560550~7001636020400050440~580550~73014380220000555506704339060已正火的550700124102080006560073010420706007609430210000碳素工具鋼T7?T12T7A?T12A已退火的60075010T8A冷作硬化的600~950750~1200優(yōu)質(zhì)碳素鋼10Mn已退火的320~460400~5802223021100065Mn6007501240021000合金結(jié)構(gòu)鋼25CrMnSiA25CrMnSi已低溫退火的400~560500~7001895030CrMnSiA30CrMnSi440~6000550~75016145085060Si2Mn已低溫退火的720900101200200000

優(yōu)質(zhì)彈簧鋼60Si2MnA65SiWA冷作硬化的640~960800~12001014001600—不銹鋼1Cr13已退火的320~380400~470214202100002Cr13320?400400~500204502100003Cr13400?480500~600184802100004Cr13400~480500~600155002100001Cr18Ni192Cr18Ni19經(jīng)過熱處理的460~520580~64035200200000已碾壓冷作硬化的800~8801000?1100382202000001Cr18Ni9Ti熱處理退軟的430~550540~700402002000002）鋼在加熱時的抗剪強度（表8—50）表8—50 鋼在加熱狀態(tài)的抗剪強度 （單位：MPa）（3）普通碳素鋼冷彎實驗指標(biāo)（8-51）表8—表8—51普通碳素鋼冷彎試驗指標(biāo)GB700—1988)牌號試樣方向冷彎試驗B=2a180°備注鋼材厚度或直徑/mm<60>60~100>100~200彎心直徑dQ19縱05橫0.5aQ21縱0.5a1.5a2a5橫a2a2.5a各牌號A級鋼的冷彎試驗，Q23縱a2a2.5a在需方有要求時才進行5橫1.5a2.5a3a冷彎試驗合格時，抗拉強度Q252a3a3.5a上限可以不作交貨條件5Q273a4a4.5a5注：B—試樣寬度二、有色金屬o有色金屬的力學(xué)性能（表8—52）表8—52有色金屬的力學(xué)性能材料名稱 牌號 材料狀態(tài) 抗剪強度t抗拉強度伸長率屈服點 彈性模量E/MPa

/MPa/MPa/(%)/MPa鋁1070A,1050A1200已退火8075-1102550-8072000冷作硬化100120-1504120-240鋁錳合金3A21已退火70~100110-145195071000半冷作硬化100-140155-20013130鋁鎂合金鋁鎂銅合金SA02已退火130~160180-230—10070000半冷作硬化160-200230-280210高強度鋁鎂銅合金7A04已退火170250———淬硬并經(jīng)人工時效35050046070000鎂錳合金MB1MB8已退火120-140170-1903-59843600已退火170-190220-23012-2414040000冷作硬化190-200240-2508-10160硬鋁2A112已退火105-150150-21512——淬硬并經(jīng)自然時效280-310400-4401536872000淬硬后冷作硬化280-320400-46010340純銅T1、T2、T3軟1602003070108000硬2403003380130000

黃銅H62軟26030035380100000半硬30038020200硬42042010480黃銅H68軟24030040100110000半硬28035025硬40040015250115000鉛黃銅HPb59-1軟3003502514293000硬4004505420105000錳黃銅HMn58-2軟34039025170100000半硬40045015硬5206005錫磷青銅錫鋅青銅QSn4-4-2.5QSn4-3軟26030038140100000硬4805503-5特硬5006501-2546124000鋁青銅QAI17退火52060010186不退火5606505250115000-130000鋁錳青銅QA19-2軟3604501830092000硬4806005500硅錳青銅QBi3-1軟280-300350-38040-45239120000硬480-520600-6503-5540

特硬560~600700~7501~2鈹青銅QBe2軟240~480300~60030250~350117000硬52066021280132000~141000白銅B19軟24030025硬3604503鋅白銅BZn15-20軟28035035207硬4005501486126000~140000特硬520650鎳Ni-3~Ni-5軟3504003570硬4705502210210000~230000德銀BZn15-20軟30035035硬4805501特硬5606501鋅Zn-3~Zn-6120~200140~230407580000~130000鉛Pb-3~Pb-620~3025~4040~505~1015000~仃000錫Sn1~Sn430~4040~501241500~55000鈦合金TA2退火360~480450~60025~30TA3440~600550~75020~25TA5640~680800~85015800~900104000鎂合金MB1冷態(tài)120~140170~1903~512040000

MB8150-180230-24014-1522041000MB1預(yù)熱30-5030-5050-5240000MB8300950-7050-7058-6241000銀—180503081000可伐合金Ni29Co18400-500500-600康銅BMn40-1.5軟—400-600硬—650鎢已退火—7200700312000未退火—14911-4800380000鉬已退火20-30140020-25385280000未退火32-3416002-5595300000三、非金屬O（1）非金屬材料的極限抗剪強度（表8—53）表8—53非金屬材料的極限抗剪強度 （單位：MPa）材料名稱紙膠板布膠板玻璃布膠板管狀凸模裁切普通凸模沖裁100-130140-20090-100120-180120-140160-185極限抗剪強度T金屬箔的玻璃布膠板130-150160-220金屬箔的紙膠板110-130140-200環(huán)氧酚醛玻璃布板180-210210-240工業(yè)橡膠板1-620-80石棉橡膠40人造橡膠，硬橡膠40-70層壓紙板100-130140-200層壓布板