剪切計算公式

1、2.剪切強度計算(1) 剪切強度條件剪切強度條件就是使構件的實際剪應力不超過材料的許用剪應力。 (5-6)這里為許用剪應力，單價為Pa或MPa。由于剪應力并非均勻分布，式(5-2)、(5-6)算出的只是剪切面上的平均剪應力，所以在使用實驗的方式建立強度條件時，應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0，再除以安全系數(shù)n，得許用剪應力。 (5-7) 各種材料的剪切許用應力應盡量從相關規(guī)范中查取。 一般來說，材料的剪切許用應力與材料的許用拉應力之間，存在如下關系：對塑性材料： 對脆性材料： (2) 剪切實用計算剪切計算相應地也可分為強度校核、截面設計、確定許可載荷等三類

2、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，30MPa，直徑d=20mm。掛鉤及被連接板件的厚度分別為t8mm和t112mm。牽引力F=15kN。試校核銷釘?shù)募羟袕姸取D5-12 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，是一個雙剪切問題。由平衡方程容易求出：銷釘橫截面上的剪應力為：故銷釘滿足剪切強度要求。例5-2 如圖5-13所示沖

3、床，F(xiàn)max=400KN，沖頭=400MPa，沖剪鋼板的極限剪應力b=360 MPa。試設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(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。所以例5-3 如圖5-14所示螺釘受軸向拉力F作用，已知=0.6，求其d：h的合理比值。圖5-14 螺釘受軸向拉力示意圖解：螺桿承受的拉應力小于等于許用應力值：螺帽承受的剪應力小于等于許用剪應力值：當、同時分別達到、時材料的利用最合理，既所以可得-=extPart_01C9B6CD.第二節(jié)  沖壓常用材料的化學成分和力學

4、性能一、黑色金屬二、有色金屬三、非金屬一、黑色金屬  1.深拉深用冷軋鋼板發(fā)化學成分和力學性能1）深拉深鋼板的化學成分  深拉深用冷軋鋼板主要有08Al、08F、08、及10、15、20鋼。其化學成分如表844所示。表844  深拉深冷軋薄鋼板的化學成分（GB/T52131985和GB/T7101991）鋼板化學成分（質量分數(shù) %）CSiMnPSNiCrCuAl08Al0.080.030.350.450.0200.030.010.030.150.020.0708F0.050.110.030.250.500.0400.040.250.100.25080.050.12

5、0.170.370.350.650.0350.040.250.100.25100.070.140.170.370.350.650.0350.040.250.150.25150.120.190.170.370.350.650.0400.040.250.250.25200.170.240.170.370.350.650.0400.040.250.250.25（2）影響鋼板沖壓性能的主要因素  化學成分、金屬組織、力學性能和表面質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，表面質量好，但偏析比較嚴重，且有“應變時效”傾向，對于沖壓性能要求高，

6、外觀要求嚴格的零件不適合。08Al鎮(zhèn)靜鋼板價格較高，但性能均勻，“應變時效”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845）表845  主要元素對08鋼沖壓性能的影響元素名稱對 沖 壓 性 能 的 影 響C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FeC出現(xiàn)于晶界時，對沖壓性能的不利影響更大Si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

7、于形成帶狀組織，這些都對沖壓性能不利S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、且呈細長條狀分布的硫化物對沖壓性能不利Al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“應變時效”傾向，容易得到“餅形”鐵素體晶粒，改善沖壓性能。鋼中鋁的最佳含量為其質量分數(shù)=（0.030.05）%2）深拉深冷軋薄板鐵素體晶粒度的標準（表846）表846  深拉深冷軋薄鋼板鐵素體晶粒級別鋼板狀態(tài)鋼 號 及 拉 深 級 別ZF       HFFZS08Al05F，8F，10F08b，15F，20F，08，10，15，2

8、005F，08F，10F，15F，20F，08b，08，10，15，20冷軋6，7，8或“餅形”6，7，8，9或“餅形”6，7，86，7，8，95，6，7，8，91)鋁鎮(zhèn)靜鋼08Al按其拉深質量分為三級：ZF拉深最復雜零件；HF拉深很復雜零件；F拉深復雜零件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性能（表847）表847  深拉深冷軋薄鋼板的力學性能（GB/T52131985和GB/T7101991）鋼號級別厚度/mm/MPa/MPa/（%）不 小 于08AlZFHFF  全部全部>1

9、.21.2<1.226033026034026035026035026035020021022022024044423942420.660.7008FZSP428037028039028039034323008ZSP428040028042028042032302810ZSP430042030044030044030292815ZSP434046036048036048027262520ZSP43605003605103605102625244)深拉深冷軋薄鋼板的杯突試驗沖壓深度（表848）表848  深拉深冷軋薄鋼板的杯突試驗沖壓深度（GB/T52131985和GB/T710

10、1991）鋼板厚度鋼號及級別08A108、08F10、15、20ZFHFFZSPZSEr值（杯突試驗深度）不小于0.50.60.70.80.91.01.11.21.31.41.51.61.71.81.92.09.59.810.310.610.811.211.311.511.711.812.09.39.610.110.510.710.811.011.211.311.411.611.812.012.112.212.39.19.49.910.310.510.710.911.111.311.411.511.711.912.012.112.29.09.49.710.010.310.510.811.011

11、.211.311.511.611.811.912.012.18.48.99.29.59.910.110.410.610.811.011.211.411.611.711.811.98.08.58.99.39.69.910.210.410.610.811.011.211.411.511.711.88.08.48.68.89.09.27.47.88.08.28.48.62.常用材料的力學性能（1）黑色金屬材料的力學性能（表849）表849  黑色金屬材料的力學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C>0.025D

12、T1DT2DT3已退火的180 23026  電工硅鋼D11、D12D21、D31D32、D370D310340S4148  已退火的  19023026普通碳素鋼Q195未經(jīng)退火的2603203153902833195Q2152703403354102631215Q2353103803754602126235Q2553404204105101924255Q2754005004906101520275碳素工具鋼08F已退火的22031028039032180 10F2603603304503220019000015

13、F22034028042030190 08260340300440292101980001025037032046028 15270380340480262802020002028040036051035250210002532044040055034280202000303604804506002230020100035400520500650203202010004042054052067018340213500454405605507001636020400050已正火的4405805507301438022000055550 6704339060550&#

14、160;7001241020800065600 7301042070600 7609430210000 碳素工具鋼 T7T12T7AT12A已退火的60075010T8A冷作硬化的6009507501200優(yōu)質碳素鋼10Mn已退火的3204604005802223021100065Mn6007501240021000合金結構鋼25CrMnSiA25CrMnSi已低溫退火的4005605007001895030CrMnSiA30CrMnSi4406000550750161450850 優(yōu)質彈簧鋼 60Si2Mn60Si2MnA65SiW

15、A已低溫退火的720900101200200000冷作硬化的64096080012001014001600不銹鋼1Cr13已退火的320380400470214202100002Cr13320400400500204502100003Cr13400480500600184802100004Cr13400480500600155002100001Cr18Ni192Cr18Ni19經(jīng)過熱處理的46052058064035200200000已碾壓冷作硬化的80088010001100382202000001Cr18Ni9Ti熱處理退軟的43055054070040200200000 （2）

16、鋼在加熱時的抗剪強度（表850）表850  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（8-51）表851  普通碳素鋼冷彎試驗指標   （GB7001988）牌號試樣方向冷彎試驗B=2a180°備注鋼材厚度或直徑/mm60>60100>100200 彎心直徑d Q195縱0   各牌號A級鋼的冷彎試驗，在需方有要求時才進行   冷彎試驗合格時，抗拉強度上限可以不作交貨條件橫0.5aQ215縱0.5a1.5a2a橫a2a2.

17、5aQ235縱a2a2.5a橫1.5a2.5a3aQ255 2a3a3.5aQ275 3a4a4.5a注：B試樣寬度二、有色金屬  有色金屬的力學性能（表852）表852  有色金屬的力學性能材料名稱牌  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E/MPa鋁1070A,1050A1200已退火807511025508072000冷作硬化1001201504120240鋁錳合金3A21已退火70100110145195071000半冷作硬化10014015520013130鋁鎂合金鋁鎂銅合金SA02已退火13

18、016018023010070000半冷作硬化160200230280210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120140170190359843600已退火170190220230122414040000冷作硬化190200240250810160硬鋁2Al12已退火10515015021512淬硬并經(jīng)自然時效2803104004401536872000淬硬后冷作硬化28032040046010340純銅T1、T2、T3軟1602003070108000硬2403003380130000黃銅H62軟26030035

19、380100000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48055035 特硬50065012546124000鋁青銅QAl17退火52060010186不退火5606505250115000130000鋁錳青

20、銅QAl9-2軟3604501830092000硬4806005500硅錳青銅QBi3-1軟2803003503804045239120000硬48052060065035540特硬56060070075012鈹青銅QBe2軟24048030060030250350117000硬52066021280132000141000白銅B19軟24030025硬3604503鋅白銅BZn15-20軟28035035207硬4005501486126000140000特硬520650 鎳Ni-3Ni-5軟3504003570硬4705502210210000230000德銀BZn15-20軟3

21、0035035硬4805501特硬5606501鋅Zn-3Zn-6120200140230407580000130000鉛Pb-3Pb-62030254040505101500017000錫Sn1Sn430404050124150055000鈦合金TA2退火3604804506002530TA34406005507502025TA564068080085015800900104000鎂合金MB1冷態(tài)1201401701903512040000MB8150180230240141522041000MB1預熱30030503050505240000MB850705070586241000銀1805

22、03081000可伐合金Ni29Co18400500500600康銅BMn40-1.5軟400600硬650鎢已退火7200700312000未退火149114800380000鉬已退火203014002025385280000未退火3234160025595300000三、非金屬  （1）非金屬材料的極限抗剪強度（表853）表853  非金屬材料的極限抗剪強度   （單位：MPa）材 料 名 稱極限抗剪強度管狀凸模裁切普通凸模沖裁紙膠板布膠板玻璃布膠板金屬箔的玻璃布膠板金屬箔的紙膠板環(huán)氧酚醛玻璃布板工業(yè)橡膠板石棉橡膠人造橡膠，硬橡膠層壓紙板層壓布板絕緣紙板厚紙板軟鋼紙板有機玻璃聚氯乙烯氯乙烯賽璐咯皮革工業(yè)用皮革工業(yè)用毛氈樺木膠合板漆布、絕緣漆布云母人造云母硬鋼紙板10013090100120