第3章剪切要点解析.ppt

青岛科技大学 机电工程学院 m d P b h L ?剪应力和挤压应力的强度条件 ?综上 连接件的剪切与挤压强度计算 解：?受力分析如图 例4 一铆接头如图所示，受力P=110kN，已知钢板厚度为 t=1cm，宽度 b=8.5cm ，许用应力为[? ]= 160M Pa ；铆钉的直径d=1.6cm，许用剪应力为[?]= 140M Pa ，许用挤压应力为[?jy]= 320M Pa，试校核铆接头的强度。（假定每个铆钉受力相等。） b P P t t d P P P 1 1 2 2 3 3 P/4 连接件的剪切与挤压强度计算 ?钢板的2--2和3--3面为危险面 ?剪应力和挤压应力的强度条件 综上，接头安全。 t t d P P P 1 1 2 2 3 3 P/4 连接件的剪切与挤压强度计算 * * LOGO 第三章 剪切 化工设备机械基础 连接件的剪切与挤压强度计算 剪切的工程实例 剪切的工程实例 螺栓连接 铆钉连接 销轴连接 剪切的工程实例 平键连接 剪切的工程实例 剪切的工程实例 剪切的工程实例 连接件的剪切与挤压强度计算 一、连接件的受力特点和变形特点： 1、连接件 在构件连接处起连接作用的部件，称为连接件。例如：螺栓、铆钉、键等。连接件虽小，起着传递载荷的作用。 特点：可传递一般力， 可拆卸。 P P 螺栓 P P 铆钉 特点：可传递一般 力，不可拆卸。如桥梁桁架结点处于它连接。 无间隙 m 轴 键 齿轮 特点：传递扭矩。 连接件的剪切与挤压强度计算 简单典型 —— 1个螺栓、2个被联接的构件 先研究螺栓的受力情况 FS FS 连接件的剪切与挤压强度计算 螺栓受力特点 1、 横截面 mn, pq 上 有作用力 FS —— 象剪刀一样，试图把螺栓从该截面处剪开，称FS为剪力 (Shear force)，引起剪应力（ Shear stress) 2、杆段①、②、③ 受到被联接构件的挤压（Bearing)引起挤压应力（Bearing stress) FS FS 连接件的剪切与挤压强度计算 基于螺栓的受力分析，容易预测出螺栓可能的失效形式 （1）在截面 mn, pq 处被剪断 （2）受挤压部分的半圆被“挤扁” （近似半椭圆） 照片中的螺栓产生了塑性变形，验证了情况 (2) 连接件的剪切与挤压强度计算 被联接构件受力特点 1、没有受剪力作用 2、同螺栓杆段①、②、③ 对应半圆孔受到螺栓挤压， 有可能导致变形过大而失效（变成近似椭圆孔） 3、螺栓挤压，有可能把被联接构件端部豁开（一般将端部设计得充分长，抵御豁开力，因而对此不计算） 连接件的剪切与挤压强度计算 连接件的剪切与挤压强度计算 为保证设计的安全, 必须对联接件、被联接构件 进行强度计算： 联接件 —— 剪应力，挤压应力 被联接构件—— 挤压应力 剪应力、挤压应力的分布函数很复杂，需用有限元等 数值方法计算（如挤压应力属于接触问题） 为了方便工程，提出实用计算 —— 假定应力均匀分布，得到名义应力；本质算平均应力 连接件的剪切与挤压强度计算 2、受力特点和变形特点： n n （合力） （合力） P P 以铆钉为例： ①受力特点： 构件受两组大小相等、方向相反、作用线相互很近（差一个几何平面）的平行力系作用。 ②变形特点： 构件沿两组平行力系的交界面发生相对错动。 连接件的剪切与挤压强度计算 n n （合力） （合力） P P ③剪切面： 构件将发生相互的错动面，如n– n 。 ④剪切面上的内力： 内力 — 剪力Q ，其作用线与剪切面平行。 P n n Q 剪切面 连接件的剪切与挤压强度计算 n n （合力） （合力） P P 3、连接处破坏三种形式： ①剪切破坏 沿铆钉的剪切面剪断，如 沿n– n面剪断 。 ②挤压破坏 铆钉与钢板在相互接触面 上因挤压而使溃压连接松动， 发生破坏。 ③拉伸破坏 P n n Q 剪切面 钢板在受铆钉孔削弱的截面处，应力增大，易在连接处拉断。 连接件的剪切与挤压强度计算 二、剪切的实用计算 实用计算方法：根据构件的破坏可能性，采用能反映受力基本特征，并简化计算的假设，计算其名义应力，然后根据直接试验的结果，确定其相应的许用应力，以进行强度计算。 适用：构件体积不大，真实应力相当复杂情况，如连接件等。 实用计算假设：假设剪应力在整个剪切面上均匀