工程力學(xué)第七章剪切和擠壓的實(shí)用計(jì)算課件

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。.1應(yīng)力集中的概念應(yīng)力集中（stress concentrati 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)力集中時得出的應(yīng)力(對于軸向拉壓的情況即為橫截面上的平均應(yīng)力)。.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sma應(yīng)力集中對強(qiáng)度的影響塑性材料制成的桿件受靜荷載

2、情況下：荷載增大進(jìn)入彈塑性極限荷載.3應(yīng)力集中對強(qiáng)度的影響塑性材料制成的桿件受靜荷載情況下：荷載增 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也要考慮應(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，通?？刹豢紤]應(yīng)力集中的影響。.4 均勻的脆性材料或塑性差的材料(如高強(qiáng)度鋼)制成的桿件一、剪切的概念lAFF1、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.5一、剪切的概念lAFF1、橫向力垂直于桿軸線的力第七章 剪切2、剪切的概念lAFF 在一對大小相等、方向相

3、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)生相對錯動變形，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。FF.62、剪切的概念lAFF 在一對大小相等、方向相反，作用二、連接的種類FF螺栓連接鉚釘連接鍵塊連接銷軸連接焊縫連接FF螺栓m軸鍵齒輪.7二、連接的種類FF螺栓連接鉚釘連接鍵塊連接銷軸連接焊縫連接F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，但對整個結(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。FF螺栓.8三、連接件的受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn)：1、連接件 在FF鉚

4、釘特點(diǎn)：可傳遞一般 力，如橋梁桁架結(jié)點(diǎn)處用它連接。無間隙m軸鍵齒輪特點(diǎn)：傳遞扭矩。.9FF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。無間2、受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn)：（合力）（合力）FF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)生相對錯動。FF無間隙.102、受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn)：（合力）（合力）FF以鉚釘為例：受nn（合力）（合力）FF剪切面： 剪切面上的內(nèi)力： Fnn剪切面內(nèi)力 剪力 ，其作用線沿截面的切線。構(gòu)件將發(fā)生相互錯動的面，如 n n 。.11nn（合力）（合力）FF剪切面： 剪切

5、面上的四、連接的實(shí)用計(jì)算1、連接處可能的破壞形式（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，使連接失去作用。 鋼板發(fā)生拉（壓）破壞。 FF 鋼板在有鉚釘孔截面處靜面積減小，應(yīng)力增大，易在連接 處發(fā)生拉斷破壞。 .12四、連接的實(shí)用計(jì)算1、連接處可能的破壞形式（以鉚接為例）FF2、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)

6、：假設(shè)剪應(yīng)力在整個剪切面上均勻分布。.132、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1、名義剪應(yīng)力-：2、剪切強(qiáng)度條件（準(zhǔn)則）：nn（合力）（合力）FF工作應(yīng)力不得超過材料的許用應(yīng)力。Fnn剪切面.141、名義剪應(yīng)力-：2、剪切強(qiáng)度條件（準(zhǔn)則）：nn（合力）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。FF、擠壓力 ：接觸面上的壓力。nn剪切面.153、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。FF、擠壓強(qiáng)度條件（準(zhǔn)則）： 工作擠壓應(yīng)力不得超過材料的許用擠壓應(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。.16、擠壓強(qiáng)度條

7、件（準(zhǔn)則）： 工作擠壓應(yīng)力不得超過材四、應(yīng)用1、強(qiáng)度校核2、截面設(shè)計(jì)3、確定荷載.17四、應(yīng)用1、強(qiáng)度校核2、截面設(shè)計(jì)3、確定荷載.17F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：FFFFbachF.18F例1. 木榫接頭如圖所示，a = b =12cm，h=35mdFmbhL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)

8、度。 .19mdFmbhL例2. 齒輪與軸由平鍵（bhL=20 1mdF解：鍵的受力分析如圖mbhLFF.20mdF解：鍵的受力分析如圖mbhLFF.20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mdFbhLFF.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mdFbh解：受力分析如圖bFFttdFFF112233F/4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 ，試校核鉚接頭的強(qiáng)度。（假定每個鉚釘受力相等） .22解：受力分析如圖b