課件－4情景任務(wù)四 分析活塞銷的應(yīng)力及應(yīng)變★課件講解

4情景任務(wù)四分析活塞銷的應(yīng)力及應(yīng)變★大綱要求3.1.3船舶系統(tǒng)及組件裝配和修理時(shí)應(yīng)考慮的材料特性與參數(shù)材料載荷(3h)熟悉拉伸、壓縮與剪切三種載荷類型及其應(yīng)力、應(yīng)變計(jì)算方法學(xué)習(xí)領(lǐng)域：材料在剪切時(shí)的內(nèi)力與應(yīng)力；變形與應(yīng)變

學(xué)習(xí)情境：活塞銷的受力情況

工作任務(wù)：掌握材料在剪切時(shí)的內(nèi)力與應(yīng)力、變形與應(yīng)變的主要特征及分布規(guī)律。引導(dǎo)文3.剪切變形與應(yīng)變？1.材料在剪切時(shí)的內(nèi)力？2.材料在剪切時(shí)的應(yīng)力？4.剪切強(qiáng)度？5.擠壓強(qiáng)度？【任務(wù)描述】

如下圖所示，活塞銷的受力情況如何？變形特點(diǎn)怎樣？內(nèi)部受力情況如何？活塞活塞銷連桿1.連接件的受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn)（1）連接件在構(gòu)件連接處起連接作用的部件，稱為連接件。例如：螺栓、鉚釘、鍵等。連接件雖小，起著傳遞載荷的作用。特點(diǎn)：可傳遞一般力，可拆卸。PP螺栓一、材料在剪切時(shí)的內(nèi)力和應(yīng)力【背景知識(shí)】PP鉚釘特點(diǎn)：可傳遞一般力，不可拆卸。如橋梁桁架結(jié)點(diǎn)連接。無間隙m軸鍵齒輪特點(diǎn)：傳遞扭矩。（2）受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn)nn（合力）（合力）PP以鉚釘為例：①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。②變形特點(diǎn)：構(gòu)件沿兩組平行力系的交界面發(fā)生相對錯(cuò)動(dòng)。nn（合力）（合力）PP③剪切面：構(gòu)件將發(fā)生相互錯(cuò)動(dòng)的面，如n–n

。④剪切面上的內(nèi)力：內(nèi)力—剪力Q

，其作用線與剪切面平行。PnnQ剪切面abPcdPmm剪切面nn（合力）（合力）PP

①剪切破壞沿鉚釘?shù)募羟忻婕魯啵缪豱–n面剪斷

。

②擠壓破壞鉚釘與鋼板在相互接觸面上因擠壓而產(chǎn)生局部明顯塑性變形。

③拉伸破壞PnnQ剪切面鋼板在受鉚釘孔削弱的截面處，應(yīng)力增大，易在連接處拉斷。（3）連接處破壞三種形式重慶交通大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院

Q=P

式中，Q為受剪面上的剪力為受剪面的面積。假設(shè)受剪面上各點(diǎn)的剪應(yīng)力相等，則受剪面上為名義剪應(yīng)力PPmmmmP(b)Q剪切面鉚釘剪切應(yīng)力3.材料在剪切時(shí)的應(yīng)力2.材料在剪切時(shí)的內(nèi)力剪切小結(jié)剪切變形的受力特點(diǎn)、變形特點(diǎn)、實(shí)際構(gòu)件、內(nèi)力及應(yīng)力——剪刀剪紙受力特點(diǎn)：等值、反向、相距很近的一對橫向外力(作用線⊥桿件軸線)。變形特點(diǎn)：兩作用線之間的截面發(fā)生相對錯(cuò)動(dòng),兩作用線之間的小矩形變形為平行四邊形.內(nèi)力:剪力——剪應(yīng)力的合力。應(yīng)力分布:橫截面上的剪應(yīng)力實(shí)際分布為復(fù)雜的不規(guī)則分布,一般假設(shè)橫截面上的剪應(yīng)力分布為是均勻分布.實(shí)例：鉚釘聯(lián)接兩受力不同的鋼板時(shí)，鉚釘受剪切?；钊N,連桿大端螺栓。ACDB二、材料在剪切時(shí)的變形和應(yīng)變1、材料在剪切時(shí)的變形和應(yīng)變

矩形變成平行四邊形，直角六面體將變成平行六面體。矩形直角的微小改變量，稱為剪應(yīng)變或角應(yīng)變。用弧度（rad表示）。角應(yīng)變與線應(yīng)變是度量構(gòu)件變形程度的兩個(gè)基本量。2.剪切虎克定律

當(dāng)剪應(yīng)力不超過材料的剪切比例極限時(shí)，剪應(yīng)力與剪應(yīng)變之間成正比關(guān)系，這個(gè)關(guān)系稱為剪切虎克定律。剪切彈性模量單位：Mpa、pa.

。（a）

（b）圖2-3-4剪應(yīng)變根據(jù)構(gòu)件破壞的可能性，以直接試驗(yàn)為基礎(chǔ)，以較為近似的名義應(yīng)力公式進(jìn)行構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算。應(yīng)用截面法分析，剪力Q＝P3.剪應(yīng)力三、材料的剪切強(qiáng)度2.剪力假設(shè)剪應(yīng)力在整個(gè)剪切面上均勻分布。1.實(shí)用計(jì)算方法剪切的強(qiáng)度條件為PPmmmmP(b)Q剪切面[]為材料的許用剪應(yīng)力。且極限剪應(yīng)力安全系數(shù)（1）選擇截面尺寸;（2）確定最大許可載荷；（3）強(qiáng)度校核?？山鉀Q三類問題：連接件和被連接件在接觸面上相互壓緊的現(xiàn)象。四、材料的擠壓強(qiáng)度擠壓可能引起的破壞：在接觸表面產(chǎn)生過大的塑性變形而起皺、壓碎或連接件（如銷釘）被壓扁。擠壓破壞的兩種形式：（1）螺栓壓扁

（2）鋼板在孔緣壓皺1.擠壓破壞的概念PPPP擠壓面受剪面3.擠壓應(yīng)力在接觸面上的壓力，稱為擠壓力，并記為Pj

。2.擠壓力擠壓面上分布的正應(yīng)力。4.擠壓強(qiáng)度問題擠壓面為平面時(shí)，計(jì)算面積等于實(shí)際擠壓面積；擠壓面為圓柱面時(shí)，計(jì)算面積為圓柱截面的直徑平面面積。（1）擠壓面積

當(dāng)連接件與被連接的接觸面為平面時(shí),計(jì)算擠壓面面積

Fj=hl/2就是實(shí)際接觸面的面積，如圖b所示。dh擠壓現(xiàn)象的實(shí)際受力如圖c所示。圖c當(dāng)接觸面為圓柱面時(shí),計(jì)算擠壓面積Fj

為實(shí)際接觸面在直徑平面上的投影面積

實(shí)際接觸面直徑投影面在擠壓實(shí)用計(jì)算中，假設(shè)名義擠壓應(yīng)力的計(jì)算式為為計(jì)算擠壓面的面積為接觸面上的擠壓力（2）擠壓強(qiáng)度假設(shè)擠壓應(yīng)力在整個(gè)擠壓面上均勻分布。名義許用擠壓應(yīng)力，由試驗(yàn)測定。（3）擠壓實(shí)用計(jì)算方法在應(yīng)用擠壓強(qiáng)度條件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，要注意連接件與被連接件的材料是否相同，如不同，應(yīng)對擠壓強(qiáng)度較低的材料進(jìn)行計(jì)算，相應(yīng)的采用較低的許用擠壓應(yīng)力。*注意：1.強(qiáng)度校核;2.選擇截面尺寸；3.確定最大許可載荷?？山鉀Q三類問題：

受剪構(gòu)件受擠壓破壞，使接觸處的局部區(qū)域內(nèi)發(fā)生變形而______。A．?dāng)嗔袯．彎曲C．起皺D．產(chǎn)生彈性變形參考答案：C兩塊厚均為5cm的鋼板疊在一起，用一直徑為2cm的貫穿螺栓固定。若鋼板受一對拉力P（大小相等、方向相反、分別作用在兩塊鋼板上）的作用，如果螺栓橫截面上的剪應(yīng)力為25.5MPa，那么，螺栓所受的擠壓應(yīng)力為________MPa。A．4B。8C。16.6D。25.5參考答案：B對于圓柱形螺栓，實(shí)際的擠壓面是______。A．半圓柱面B．整個(gè)圓柱面C．直徑平面D．半個(gè)直徑平面參考答案：A解析：對于圓柱形螺栓，實(shí)際的擠壓面是半圓柱面。為了簡化計(jì)算，一般用直徑平面來代替半圓柱表面，并假設(shè)擠壓應(yīng)力均勻分布在直徑平面上。對于圓柱形螺栓，計(jì)算用擠壓面積是______。A．半圓柱面B．整個(gè)圓柱面C．直徑平面D．半個(gè)直徑平面參考答案：C解析：實(shí)用計(jì)算時(shí)是用擠壓面的正投影作為擠壓面的計(jì)算