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1、剪切计算及常用材料强度Revised as of 23 November 20202.剪切强度计算(1)剪切强度条件剪切强度条件就是使构件的实际剪应力不超过材料的许用剪应力。F r、T = T T A(5-6)这里t为许用剪应力，单价为Pa或MPa。由于剪应力并非均匀分布，式(5-2)、(5-6)算出的只是剪切面上的平均剪应力，所以在使用实验 的方式建立强度条件时，应使试件受力尽可能地接近实际联接件的情况，以确定试样失效时的极限 载荷t0,再除以安全系数n，得许用剪应力t。Tt = n(5-7)各种材料的剪切许用应力应尽量从相关规范中查取。一般来说，材料的剪切许用应力t 与材料的许用拉应力。之
2、间，存在如下关系：对塑性材料：T = 0.6 0.8b对脆性材料：T = 0.8 1.02 (2)剪切实用计算剪切计算相应地也可分为强度校核、截面设计、确定许可载荷等三类问题，这里就不展开论述 了。但在剪切计算中要正确判断剪切面积，在铆钉联接中还要正确判断单剪切和双剪切。下面通过 几个简单的例题来说明。例5-1图5-12(a)所示电瓶车挂钩中的销钉材料为20号钢，t = 30MPa,直径d=20mm。挂钩及 被连接板件的厚度分别为t = 8mm和t1 = 12mm。牵引力F=15kN。试校核销钉的剪切强度。图5-12电瓶车挂钩及其销钉受力分析示意图解：销钉受力如图5-12(b)所示。根据受力情
3、况，销钉中段相对于上、下两段沿m-m和n-n两个面向左错动。所以有两个剪切面，是一个双剪切问题。由平衡方程容易求出:销钉横截面上的剪应力为：=23.9MPa t F15 x 103T = s =A兀A 2 x-(20 x 10 一 3)2故销钉满足剪切强度要求。例5-2如图5-13所示冲床，Fmax=400KN，冲头o=400MPa,冲剪钢板的极限剪应力Tb=360 MPa。试设计冲头的最小直径及钢板最大厚度。图5-13冲床冲剪钢板及冲剪部分受力示意图解：(1)按冲头压缩强度计算db = max = maxA 兀d 2所以=0.034m = 3.4m4x400x 103d Z max =、兀b
4、K x 400 x 106(2)按钢板剪切强度计算t钢板的剪切面是直径为d高为t的柱表面。FFT = s = max Z TA兀 dtb400 x 103所以,Ft ma = 0.0104m = 1.04cm兀dT冗 x 3.4 x 10-2 x 360 x 106例5-3如图5-14所示螺钉受轴向拉力F作用，已知c = ，a求其d : h的合理比值。质图5-14螺钉受轴向拉力示意图解：螺杆承受的拉应力小于等于许用应力值:F 4 Fb = f = b A兀d 2螺帽承受的剪应力小于等于许用剪应力值：F FT = & =26035022039?26035022042DT1DT2DT3已退火的18
5、0?23026?电工硅钢D11、 D12D21、 D31D32、 D370D310340S4148?已退火的?19023026普通碳素钢Q195未经退火的2603203153902833195Q2152703403354102631215Q2353103803754602126235Q2553404204105101924255Q2754005004906101520275碳素工具钢08F已退火的2203102803903218010F2603603304503220019000015F220340280420301900826034030044029210198000102503703204
6、602815270380340480262802020002028040036051035250210002532044040055034280202000303604804506002230020100035400520500650203202010004042054052067018340213500454405605507001636020400050已正火的44058055073014380220000555506704339060550700124102080006560073010420706007609430210000?碳素工具钢T7T12T7AT12A已退火的60075010
7、T8A冷作硬化的6009507501200优质碳素钢10Mn已退火的3204604005802223021100065Mn6007501240021000合金结构钢25CrMnSiA25CrMnSi已低温退火的40056050070018950优质弹簧钢不锈钢30CrMnSiA30CrMnSi440600055075016145085060Si2Mn60Si2MnA65SiWA已低温退火的720900101200200000冷作硬化的640960800120010140016001Cr13已退火的320380400470214202100002Cr13320400400500204502100
8、003Cr13400480500600184802100004Cr13400480500600155002100001Cr18Ni192Cr18Ni19经过热处理的46052058064035200200000已碾压冷作硬化的80088010001100382202000001Cr18Ni9Ti热处理退软的43055054070040200200000(2)钢在加热时的抗剪强度(表850)表850钢在加热状态的抗剪强度(单位：MPa )(3)普通碳素钢冷弯实验指标(8-51)表851普通碳素钢冷弯试验指标(GB700 1988)冷弯试验B=2a180牌号试样方向钢材厚度或直径/mmW6060
9、100 |100 200弯心直径d备注Q195Q215Q235Q255Q275纵0_横纵横O.纵O.横2a3a2a2a2a3a4a注：B一试样宽度3a各牌号A级钢的冷弯试验，在需 方有要求时才进行冷弯试验合格时，抗拉强度上限 可以不作交货条件二、有色金属。有色金属的力学性能（表852）表852有色金属的力学性能材料名称材料状态抗剪强度T/MPa抗拉强度伸长率屈服点/MPa/(%)/MPa1070A,1050A1200已退火8075 1102550 80铝锰合金3A21冷作硬化已退火半冷作硬化10070 100100 140120150110145155 200191312024050130弹性
10、模量E/MPa7200071000铝镁合金铝镁铜合金SA02已退火半冷作硬化130160180230160 200230280高强度铝镁铜合金已退火1702507A04淬硬并经人工时效已退火3505001007000021046070000镁锰合金MB1MB8已退火冷作硬化已退火硬铝2Al12淬硬并经自然时效淬硬后冷作硬化纯铜T1、 T2、 T3黄铜H62半硬黄铜H68半硬铅黄铜HPb59-1锰黄铜HMn58-2半硬120 140170190190 200105 150280 310280 3201602402603004202402804003004003404005201701902202
11、3024025015021540044040046020030030038042030035040035045039045060012 2481012151030352010402515252515981401603683407038038020048010025014242017043600400007200010800013000010000011000011500093000105000100000锡磷青铜锡锌青铜QSn4-3特硬26030038140480500550650100000546124000铝青铜QAl17退火52060010186不退火560650250115000130
12、000铝锰青铜QA19-2软3604501830092000硬4806005500硅锰青铜QBi3-1软28030035038040 45239120000硬48052060065035540特硬560 600700 75012皱青铜QBe2软240 480300 60030250350117000硬52066021280132000141000白铜B19软24030025硬3604503锌白铜BZn15-20软28035035207硬4005501486126000140000特硬520650镣Ni-3 Ni-5软3504003570硬4705502210210000230000德银BZn1
13、5-20软30035035硬4805501特硬5606501锌Zn-3 Zn-6120200140230407580000130000铅Pb-3 Pb-620 3025 4040 505101500017000锡Sn1 Sn430 4040 50124150055000钛合金TA2退火36048045060025 30TA3440 60055075020 25TA5640 68080085015800900104000镁合金MB1冷态120 1401701903512040000MB815018023024014 1522041000MB1预热300C30 5030 5050 5240000M
14、B850 7050 7058 6241000银180503081000可伐合金Ni29Co18400 500500 600康铜软400600硬650钨已退火7200700312000未退火149114800380000钼已退火20 30140020 25385280000未退火32 34160025595300000三、非金属（1）非金属材料的极限抗剪强度（表853 ）表853非金属材料的极限抗剪强度（单位：MPa ）材料名称极限抗剪强度T普通凸模冲裁管状凸模裁切纸胶板100130布胶板90 100玻璃布胶板120140金属箔的玻璃布胶板130150金属箔的纸胶板110130环氧酚醛玻璃布板1
15、80210工业橡胶板16石棉橡胶40人造橡胶，硬橡胶40 70层压纸板100130层压布板90 100绝缘纸板40 70厚纸板30 40软钢纸板20 40有机玻璃70 80聚氯乙烯60 80氯乙烯30 40赛璐咯40 60皮革68工业用皮革工业用毛毡45桦木胶合板10漆布、绝缘漆布30 60云母50 80人造云母120150硬钢纸板30 5014020012018016018516022014020021024020 8014020012018060 10040 8020 3090 1001001305080 10030 5045 5560 10014018040 45(2 )非金属材料加热时
16、的抗剪强度(表854)表854非金属材料加热时的抗剪强度抗剪强度T/MPa材料温度/C。孔的直径/mm133551010纸胶板2270 100105 130147177118 137108 127118 14798 11898 10898 10888 9888 9898 1089388布胶板2280 10012714798 118118 12778 108103 11888 9888 9869 78玻璃布胶板2280 100157181119137147 152113 11814710839 12788 98玻璃纤维丝胶板2280 10013715798 118127 13788 108118 127886939有机玻璃2270 8088 9859 7878 886969 78496939聚氯乙烯塑料22118 12759 7898 10849 5949 8839 4959 7810039赛璐咯2278 9869 7859 64597049393429注：表列抗剪强度用于普通凸模冲裁时的计算值。侦W二上非A 兀dh=600000/ (*260*5)*235=600000/4082 141MPa=146MPa大于了许用剪切力，不合理
