劳动版《工程力学》模块七剪切和挤压课件

模块七 剪切和挤压 任务一 剪切及强度计算 任务二 挤压及强度计算 连接件的设计 任务三 1 任务一 剪切及强度计算 2 学习目标 1．掌握剪切受力及变形的特点。 2．掌握抗剪强度的计算方法。 3 任务描述 如图所示，两块钢板用铆钉连接在一起。已知铆钉的直径 d=12 mm，材料的许用切应力［τ］=60 MPa，钢板上作用的外力 F=10 kN，试校核铆钉的强度。若强度不够，则铆钉的直径应选取多大才能满足正常工作条件？ 4 铆钉连接钢板 相关知识 一、剪切的概念 我们都有过使用剪刀的经验，当用剪刀剪纸板时，剪刀上下两个刃作用在纸板上，相当于对纸板施加了一对大小相等、方向相反、作用线平行的外力，使纸板由变形到剪断，我们把这种变形称为剪切变形。 在工程实际中，常常会遇到剪切问题，如铆钉、键、螺栓等各种连接件，如图所示。 5 6 键连接 7 螺栓连接 1．剪切变形的受力特点 两个侧面上的外力的合力大小相等、方向相反、作用线平行且相距很近，这就是剪切变形时构件的受力特点。 2．剪切变形的变形特点 铆钉的上、下两部分将沿着外力的方向，在介于两作用力之间的各截面上，发生相对错动或有错动趋势，这就是剪切变形时的变形特点。 8 3．剪切时的内力——剪力 分析剪切时的内力仍采用截面法。 9 铆钉剪切变形 二、抗剪强度计算 1．剪切应力的概念及计算 剪切时单位面积上的内力称为剪切应力，简称切应力，用符号τ 表示，其数学表达式为： 式中　τ——切应力，MPa； 　FQ——剪切时的内力，N； 　 A——剪切面的面积，mm2。 10 2．剪切面的判断和计算 在承受剪切作用的构件中，剪切面位于构成剪切的两力之间并平行于两力作用线。 11 拖车挂钩的销钉连接 3．剪切时的强度条件 为保证受剪的连接件在工作中不被剪断，必须使工作切应力τ不超过连接件材料的许用切应力［τ］，这就是剪切时的强度条件，其表达式为： 式中，［τ］为许用切应力。常用材料的许用切应力［τ］可从有关手册中查阅。一般来说，材料的许用切应力与许用正应力之间有一定的关系，所以工程计算上可利用下面的经验公式来确定［τ］。 12 塑性材料： ［τ］=（0.6～0.8）［σ］ 脆性材料： ［τ］=（0.8～1.0）［σ］ 式中，［σ］为许用正应力。 运用剪切的强度条件同样可以解决抗剪强度校核、选择截面尺寸、确定许用载荷三类强度计算问题。 13 任务二 挤压及强度计算 14 学习目标 1．掌握挤压变形的受力及变形的特点。 2．掌握挤压强度的计算方法。 15 任务描述 如图a 所示为起重机上的吊钩，吊钩的厚度δ=15 mm，已知起重最大载荷 F=120 kN，插销材料的许用切应力［τ］=60 MPa，许用挤压应力［σjy］=180 MPa，试按强度条件确定插销的直径 d。 吊钩 16 相关知识 一、挤压的概念 我们大多数人都有过雨天走泥路的经验，当我们的脚踩在泥土上时会留下脚印，甚至会陷入地面里，这是地面因为受到人体的重力作用而局部产生的压溃现象，这种现象称为挤压。在工程实际中，构件在承受剪切的同时，往往还伴随着挤压现象。 17 1．挤压变形的受力特点 在工程实际中，构件一般在发生剪切变形的同时也受到挤压的作用。 2．挤压变形的变形特点 构件在挤压力的作用下发生挤压变形，其变形特点：接触处局部产生显著的塑性变形（塑性材料）或被压碎（脆性材料），即压溃现象。 18 剪切与挤压破坏 挤压、挤压面和挤压力 19 二、挤压强度计算 1．挤压应力 单位挤压面上的挤压力称为挤压应力，用σjy 表示。挤压应力在接触面上的分布比较复杂，工程上通常以假定σjy 是均匀分布的来建立其计算式，挤压应力可由下式求出： 式中　σjy——挤压应力，MPa； 　Fjy——挤压面上的挤压力，N； 　 Ajy——挤压面的面积，mm2。 20 2．挤压面 挤压面是两构件的接触面，一般垂直于外力的作用线。挤压面可以是平面，也可以不是平面。 21 半圆柱挤压面面积的计算 a）结构图　b）挤压面　c）挤压应力分布　d）挤压面面积计算 3．挤压强度条件及其应用 为了保证构件在工作中局部不产生挤压塑性变形，必须使工作挤压应力不超过材料的许用挤压应力，这就是挤压时的强度条件，其表达式如下： 式中，［σjy］是材料的许用挤压应力，其数值可查阅有关手册。通常对钢材可取［σjy］=（1.7~2）［σ］。 运用挤压强度条件，可以进行强度校核、尺寸计算、确定许用载荷三类强度计算。 22 任务三 连接件的设计 23 学习目标 1．掌握连接件的破坏形式。 2．掌握连接件的强度校核方法。 3．了解提高连接件强度的措施。 24 任务描述 在工程结构中，常常用螺栓、铆钉、