第六章 剪切和擠壓

第六章剪切和擠壓

§6-1剪切和擠壓的力學(xué)模型一、剪切1.剪切變形的基本概念當(dāng)構(gòu)件工作時,鉚釘?shù)膬蓚?cè)面上受到一對大小相等、方向相反、作用線平行且相距很近的外力作用,鉚釘沿兩個力作用線之間的截面發(fā)生相對錯動變形,這種變形稱為剪切變形。發(fā)生相對錯動的截面稱為剪切面,它平行于作用力的作用線,位于構(gòu)成剪切的兩力之間。

§6-1剪切和擠壓的力學(xué)模型2.剪切變形的特點(diǎn)(1)受力特點(diǎn)作用在構(gòu)件兩側(cè)面上的外力的合力大小相等、方向相反、作用線平行且相距很近。(2)變形特點(diǎn)介于兩作用力之間的各截面,有沿作用力方向發(fā)生相對錯動的趨勢。3.剪切的實(shí)用計(jì)算為了對受剪切作用的構(gòu)件進(jìn)行抗剪強(qiáng)度計(jì)算,需先求出剪切面上的內(nèi)力。用截面法將鉚釘沿其截面m—m假想截開,取任意部分為研究對象,由平衡方程求得

§6-1剪切和擠壓的力學(xué)模型平行于截面的內(nèi)力稱為剪力,用F

Q

表示。其平行于截面的應(yīng)力稱為切應(yīng)力,用符號τ

表示。

§6-1剪切和擠壓的力學(xué)模型二、擠壓1.擠壓變形的基本概念構(gòu)件受外力作用發(fā)生剪切變形時,往往伴隨有其他形式的變形產(chǎn)生。如圖所示,鉚釘側(cè)面所受的力F,是通過被連接件的孔壁與鉚釘半圓柱表面之間的接觸壓緊而產(chǎn)生的。這種局部表面受壓的現(xiàn)象稱為擠壓變形。產(chǎn)生擠壓時構(gòu)件之間的接觸面稱為擠壓面。若擠壓力過大時,在接觸面的局部范圍內(nèi)將產(chǎn)生塑性變形,致使結(jié)構(gòu)不能正常使用,這種現(xiàn)象稱為擠壓破壞。把擠壓面上的作用力稱為擠壓力,用F

jy表示。擠壓面上由擠壓引起的應(yīng)力稱為擠壓應(yīng)力,用σ

jy表示。

§6-1剪切和擠壓的力學(xué)模型2.擠壓面的計(jì)算擠壓面的計(jì)算面積Ajy需根據(jù)擠壓面的形狀來確定。應(yīng)注意:(1)剪切面與外力方向平行,作用在兩連接件的錯動處。(2)擠壓面與外力方向垂直,作用在連接件與被連接件的接觸處。

§6-2抗剪和抗擠壓強(qiáng)度條件及其應(yīng)用一、抗剪和抗擠壓強(qiáng)度條件1.抗剪強(qiáng)度條件為保證連接件安全可靠地工作,要求工件切應(yīng)力不超過材料的許用切應(yīng)力。由此得出抗剪強(qiáng)度條件為2.抗擠壓強(qiáng)度條件為保證連接件具有足夠的抗擠壓強(qiáng)度而不被破壞,抗擠壓強(qiáng)度條件為

§6-2抗剪和抗擠壓強(qiáng)度條件及其應(yīng)用二、抗剪和抗擠壓強(qiáng)度條件的應(yīng)用1.連接件的失效形式主要包括剪斷和擠壓破壞。2.強(qiáng)度條件的應(yīng)用應(yīng)用剪切強(qiáng)度條件和擠壓強(qiáng)度條件,可以解決工程中的三類強(qiáng)度問題

§6-2抗剪和抗擠壓強(qiáng)度條件及其應(yīng)用

§6-2抗剪和抗擠壓強(qiáng)度條件及其應(yīng)用例6-1如圖6-9所示鋼板插銷連接結(jié)構(gòu),插銷材料為2鋼,[τ]=30MPa,直徑d=20mm,掛鉤厚度t=8mm,被連接的板件厚度為1.5t(即12mm),牽引力F=15kN,試校核插銷的抗剪強(qiáng)度。解:(1)截面法求內(nèi)力插銷受力如圖6-9b、c所示。根據(jù)受力情況,插銷中段相對于上、下兩段,沿m—m和n—n兩個面向左雙剪切。由平衡方程可求出:

§6-2抗剪和抗擠壓強(qiáng)度條件及其應(yīng)用例6-2如圖6-10所示沖床沖頭,F

max=400kN,沖頭[σ]=400MPa,沖剪鋼板的抗剪強(qiáng)度極限τb=360MPa,試根據(jù)強(qiáng)度條件計(jì)算沖頭的最小直徑d

及鋼板厚度最大值

t。解:

§6-2抗剪和抗擠壓強(qiáng)度條件及其應(yīng)用三、提高連接件強(qiáng)度的主要措施在盡可能降低材料消耗的前提下,提高連接件強(qiáng)度的主要措施有以下兩種:1.增加連接件數(shù)量,加大承載面積,提高連接件強(qiáng)度2.通過增加連接件剪切面數(shù)量,加大承載面積,