中國(guó)石油大學(xué)材料力學(xué)121章

yyyy年M月d日材料力學(xué)中國(guó)石油大學(xué)（華東）李玉坤第十二章剪切與擠壓yyyy年M月d日

工程中很多聯(lián)結(jié)件主要產(chǎn)生剪切變形，例如聯(lián)結(jié)螺栓、鉚釘、平鍵、銷(xiāo)釘?shù)鹊??！?2.1概述軸輪子鍵PP1、構(gòu)件特點(diǎn)：多為聯(lián)結(jié)件，短粗桿；2、受力特點(diǎn)：一對(duì)等值、反向、作用線相距很近的平行力；3、變形特點(diǎn)：橫截面發(fā)生相互錯(cuò)動(dòng)，產(chǎn)生剪切和擠壓。一、工程中剪切問(wèn)題的特點(diǎn)

承受剪切的構(gòu)件大多為短粗桿。應(yīng)力和變形規(guī)律比較復(fù)雜，理論分析十分困難，工程上對(duì)于這類(lèi)構(gòu)件通常采用“實(shí)用計(jì)算”或“假定計(jì)算”。1、假定剪切面上的應(yīng)力分布規(guī)律；2、確定破壞應(yīng)力的試驗(yàn)，所用試件的形狀及受力情況與實(shí)際構(gòu)件相似或相同。二、實(shí)用計(jì)算含義三、連接件失效形式剪斷擠壓破壞

連接板拉斷PP§12.2剪切實(shí)用計(jì)算取部分鉚釘一部分為研究對(duì)象。一、剪力Q對(duì)于鉚釘連接，沿剪切面切開(kāi).mm1、剪切面——m-m截面有可能發(fā)生剪切破壞的截面。2、剪力Q——剪切面上的內(nèi)力。PPPQPPP單剪——有一個(gè)剪切面Q=PPPPP一個(gè)剪切面雙剪——有兩個(gè)剪切面PP/2P/2PQQQ=P/2二個(gè)剪切面Q二、剪應(yīng)力假定：剪應(yīng)力在剪切面上均勻分布m=Q/Amm——平均剪應(yīng)力、名義剪應(yīng)力剪切面上的剪力剪切面面積切應(yīng)力PPPQ

在假定的前提下進(jìn)行實(shí)物或模型實(shí)驗(yàn)，確定剪切許用應(yīng)力。三、剪切強(qiáng)度條件m=Q/Am

[m]=mu/n

四、剪斷條件m=Q/Am≥mu破壞條件剪切安全系數(shù)剪切強(qiáng)度極限許用剪應(yīng)力[m]=(0.6~0.8)[][m]=(0.8~1.0)[]塑性材料脆性材料例已知：沖頭材料[]=440MPa,鋼板

mu=360MPa，

P=400kN，求：所能沖出的最小孔徑d及此時(shí)所能沖剪的最大鋼板厚度t。解：1、沖頭強(qiáng)度

由強(qiáng)度條件P=400NdtPN沖頭NQ落料例已知：沖頭材料[]=440MPa,鋼板

mu=360MPa，

P=400kN，求：所能沖出的最小孔徑d及此時(shí)所能沖剪的最大鋼板厚度t。解：能沖最小孔徑

d

=34mm,

最大板厚

t=10.4mm。m=Q/Am=P/(td)>mu2、板的剪切剪力

Q=P剪切面為圓柱面，面積為Am=dt剪斷條件T<P/(dmu)=400103/(34360)=10.4mm

dtP=400NdtPN沖頭NQ落料一、擠壓?jiǎn)栴}的特點(diǎn)§12.3擠壓實(shí)用計(jì)算受力特點(diǎn)接觸面間的壓力。（擠壓力）接觸處局部塑性變形(塑性材料)或壓碎。變形特點(diǎn)PPP可以是平面或曲面。擠壓力Pbs—作用在接觸面上的壓力。擠壓面Abs—擠壓力作用的接觸面。擠壓變形—在接觸處產(chǎn)生的變形。塑性變形或壓碎。名義擠壓應(yīng)力擠壓面上的擠壓力計(jì)算擠壓面面積二、擠壓的實(shí)用強(qiáng)度計(jì)算PPPPPbs=Pbs/Abs

假定擠壓應(yīng)力在計(jì)算擠壓面積上均勻分布。dt有效擠壓面積dt擠壓強(qiáng)度條件為：

bs=Pbs/Abs[bs]

Abs

是擠壓面在垂直于擠壓力之平面上的投影面積。Abs的求法[bs]=(1.7~2.0)[]擠壓面PbssmaxsbsDhdPH判斷剪切面擠壓面剪切Am釘=pdh

Am板=pDH擠壓Abs釘=Abs板

=

p(D2-d2)/4例木榫接頭如圖所示，b=12cm，a=35cm，e=4.5cm，P=40kN，求接頭的剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力。解：：剪切②擠壓Am=?Am=abAbs=beAbs=?dblhMh/2例齒輪與軸由平鍵（b×h×l=20×12×100）連接，它傳遞的扭轉(zhuǎn)力矩M=2kNm，軸的直徑d=70mm，鍵的許用剪應(yīng)力為[m]=60MPa

，許用擠壓應(yīng)力為[bs]=100MPa。試校核鍵的強(qiáng)度。

解:1、分析外力P2、分析鍵受力3、分析內(nèi)力P=Q=PbsAm=blMPPPQ4、應(yīng)力綜上，鍵滿足強(qiáng)度要求?！?2.4鉚釘群的實(shí)用計(jì)算一、群心xiCyxyCxC二、集中力過(guò)群心假設(shè)：1、每個(gè)鉚釘橫截面上切應(yīng)力均勻分布2、所有鉚釘橫截面上切應(yīng)力相等PCyx三、集中力偶假設(shè)：1、每個(gè)鉚釘橫截面上切應(yīng)力均勻分布，且與力偶轉(zhuǎn)向一致2、轉(zhuǎn)動(dòng)中心與鉚釘群群心重合橫截面上切應(yīng)力相等即所以由得Cyx四、集中力不過(guò)群心集中力向群心簡(jiǎn)化PP例一鉚接頭如圖所示，受力P=110kN，已知鋼板厚度為

t=1cm，寬度

b=8.5cm

，許用應(yīng)力為[]=160MPa

；鉚釘?shù)闹睆絛=1.6cm，許用剪應(yīng)力為[m]=140MPa

，許用擠壓應(yīng)力為[bs]=320MPa。試校核鉚接頭的強(qiáng)度。（假定每個(gè)鉚釘受力相等。）分析1、校核鉚釘?shù)募魬?yīng)力2、校核鉚釘?shù)臄D壓應(yīng)力3、校核鋼板的拉伸應(yīng)力PPt