材料力学-剪切和挤压.ppt

模块三 材料力学 课题二 剪切和挤压 键 螺栓销钉连接、切割作业 目录 知识目标 能力目标 任务描述 任务分析 相关知识 任务实施 任务拓展 思考与练习 任务描述 电机车挂钩用销钉连接。 尺寸设计。 t=8mm F=15kN [τ]=60MPa [σjy]=200MPa 试选定销钉的直径？ 目录 知识目标 能力目标 任务描述 任务分析 相关知识 任务实施 任务拓展 思考与练习 相关知识 一、剪切和挤压的概念 二、剪切和挤压的实用计算 1、剪切的实用计算 2、挤压的实用计算 相关知识-剪切和挤压的概念 一、剪切 相关知识-剪切和挤压的概念 一、剪切 剪切有单剪和双剪之分。 单剪： 双剪： 相关知识-剪切和挤压的概念 二、挤压 相关知识 一、剪切和挤压的概念 二、剪切和挤压的实用计算 1、剪切的实用计算 2、挤压的实用计算 相关知识-剪切的实用计算 设销钉受剪，欲求受剪面上的内力。 用截面法： 剪力:FQ 相关知识-剪切的实用计算 构件受剪切时，剪切面上的应力称为切应力，用τ表示。剪力和切应力都切于截面。 由于切应力在剪切面上的分布复杂，为了方便计算，工程中通常采用以实验、经验为基础的实用计算，即近似地认为切应力在剪切面上均匀分布，其计算公式为： 这种简化方法称为“实用计算法”，即以平均切应力代替实际切应力。 此法切合实际，计算简便，并且安全可靠，能满足工程上的要求。 相关知识-剪切的实用计算 为了保证构件工作时有足够的抗剪强度，则剪切实用计算的强度条件为： 式中： FQ——剪力 （N） A——受剪面面积 （m2，mm2） ——剪应力 (Pa ,MPa) ——材料的许用剪切应力（ Pa ,MPa ） 相关知识-剪切的实用计算 材料的许用切应力： 相关知识-挤压的实用计算 挤压力Fjy :作用于挤压面上的压力。 挤压应力σjy：单位挤压面积上的挤压力。 采用实用计算法： 相关知识-挤压的实用计算 挤压面的计算面积Ajy需要根据挤压面的形状来确定 相关知识-剪切的实用计算 材料的许用挤压应力：试验、手册。 目录 知识目标 能力目标 任务描述 任务分析 相关知识 任务实施 任务拓展 思考与练习 任务实施 1、根据剪切强度条件设计销钉直径 目录 知识目标 能力目标 任务描述 任务分析 相关知识 任务实施 任务拓展 思考与练习 任务拓展 齿轮与轴用平键连接 已知： d=35mm b×h×l=10×8×60mm M=420N·m [τ]=60MPa [σjy]=100MPa [σjy]1=53MPa 校核键连接的强度 目录 知识目标 能力目标 任务描述 任务分析 相关知识 任务实施 任务拓展 思考与练习 思考与联系 1、设计截面 思考与联系 3、确定承载能力 剪切和挤压 剪切的概念和实用计算 挤压的概念和实用计算 利用剪切和挤压的强度条件校核构件强度并选材 t 2t t 杆件的受力分析 受力后的变形情况和强度问题 由强度条件设计连接件的尺寸 学习剪切和挤压的概念、有关计算 剪切变形：构件受等值、反向且相距很近的二力作用时，构件截面间发生相对错动的变形，称为剪切变形。 当F达到一定大小时，构件沿受剪面剪断——犹如剪刀剪断一样。 受力特点：外力等值、反向，作用线平行但不重合，且相距很近。 变形特点：截面（剪切面）沿外力的方向发生相对错动。 剪切面：与作用力平行，且位于相邻两反向外力作用线之间。 构件：常用作连接件，比如销钉、键和铆钉等。 挤压变形：一般情况下，连接件在发生剪切变形的同时，它与被连接件传力的接触面上将受到较大的压力作用，从而产生局部变形（塑性变形或起皱压陷），这种现象称为挤压。 挤压面：构件上发生挤压变形的表面称为挤压面，即两构件的接触面，一般垂直于外力方向。 构件在剪切变形 时，常伴有其它变形，如右图的销钉，在剪切变形时，还伴有弯曲变形，一般均略去次要变形。 m m F F FQ F 对于塑性材料 对于脆性材料 与轴向拉伸或压缩一样，应用抗剪强度条件也可解决工程上剪切变形的三类强度计算问题。 为了保证连接件具有足够的挤压强度，则挤压实用计算的强度条件为: 挤压面为平面：接触平面的面积 挤压面为圆柱面：半圆柱面的正投影面积 Ajy=lph/2 Ajy=dt A=lpb+πb2/4 A=πb2/4 对于塑性材料 对于脆性材料 应该注意，如果互相挤压构件的材料不同，则应对许用挤压应力值较小的材料进行挤压强度校核。 t 2t t 2、根据挤压强度条件校核销钉的挤压强度 取销钉直径d=13mm，可同时满足剪切和挤压的强度要求。 解： 1、计算键所受的外力F 取轴和键为研究对象，列对轴心的力矩平衡方程 可得 2、校核键的抗剪强度 3、