材料力学剪切与挤压.ppt

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1、第1章(2)剪切与挤压实用计算,材料力学,主讲:李晓川建筑工程学院 力学教研室,材料力学,剪切与挤压实用计算,2,2.工程实例,(1)螺栓连接(Bolted connections),(2)铆钉连接(Riveted connections),一、基本概念和实例,特点:可传递一般 力,不可拆卸。如桥梁桁架结点处于它连接。,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。,材料力学,剪切与挤压实用计算,3,(3)键块联接(Keyed connection),(4)销轴联接(Pinned connection),一、基本概念和实例,特点:

2、传递扭矩。,材料力学,剪切与挤压实用计算,4,2.受力特点(Character of external force),以铆钉为例,构件受两组大小相等、方向相反、作用线相互很近的平行力系作用.,3.变形特点(Character of deformation)构件沿两组平行力系的交界面发生相对错动.,一、基本概念和实例,材料力学,剪切与挤压实用计算,5,4.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,钢板在受铆钉孔削弱的截面处,应力增大,易在连接处拉断.,一、基本概念和实例,

3、材料力学,剪切与挤压实用计算,6,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。,二、实用计算,材料力学,剪切与挤压实用计算,7,1、内力计算,FS-剪力(shearing force),2、切应力(Shearing stress),式中,FS-剪力,A-剪切面的面积(area in shear),三、剪切实用计算,材料力学,剪切与挤压实用计算,8,三、剪切实用计算,材料力学,剪切与挤压实用计算,9,3、强度条件(Strength

4、condition),为材料的许用切应力(Allowable shearing stress of a material),(factor of safety),n-安全系数,-剪切极限应力,三、剪切实用计算,(ultimate shearing stress),材料力学,剪切与挤压实用计算,10,螺栓与钢板相互接触的侧面上,发生的彼此间的局部承压现象,称为挤压(bearing).,在接触面上的压力,称为挤压力(bearing force),并记为 F.,1、挤压力F=FS,四、挤压实用计算,材料力学,剪切与挤压实用计算,11,(1)螺栓压扁,(2)钢板在孔缘压成椭圆,2、挤压破坏的两种形式,

5、3、挤压应力(Bearing stress),FbS-挤压力(bearing force),AbS-挤压面的面积(area in bearing),4、强度条件,bS-许用挤压应力(allowable bearing stress).,四、挤压实用计算,材料力学,剪切与挤压实用计算,12,挤压现象的实际受力如图 所示.,挤压面的面积计算,四、挤压实用计算,材料力学,剪切与挤压实用计算,13,五、强度分析的应用,材料力学,剪切与挤压实用计算,14,假设:剪切面为焊缝最小断面;,强度条件,切应力在剪切面上均匀分布。,六、受剪焊缝的剪切强度,材料力学,剪切与挤压实用计算,15,不同的粘接方式,1.剪

6、切,2.拉伸,3.复合,七、胶粘缝强度,材料力学,剪切与挤压实用计算,16,1.剪切胶粘缝的强度条件,七、胶粘缝强度,材料力学,剪切与挤压实用计算,17,2.拉伸 胶粘缝的强度条件,七、胶粘缝强度,材料力学,剪切与挤压实用计算,18,3.复合 胶粘缝的强度条件,七、胶粘缝强度,材料力学,剪切与挤压实用计算,19,木榫接头如图所示,a=b=12cm,h=35cm,c=4.5cm,P=40KN,试求接头的切应力和挤压应力。,解:受力分析如图,:切应力和挤压应力,剪切面和剪力为,挤压面和挤压力为:,P,P,h,例题1,材料力学,剪切与挤压实用计算,20,解:(1)键的受力分析如图,齿轮与轴由平键连接

7、,已知轴的直径d=70mm,键的尺寸为bhL=20 12 100mm,传递的扭转力偶矩Me=2kN.m,键的许用切应力为=60MPa,许用挤压应力为bs=100MPa.试校核键的强度.,例题2,材料力学,剪切与挤压实用计算,21,综上,键满足强度要求.,(2)校核剪切强度,(3)校核挤压强度,例题2,材料力学,剪切与挤压实用计算,22,一销钉连接如图所示,已知外力 F=18kN,被连接的构件A 和 B 的厚度分别为 t=8mm 和t1=5mm,销钉直径 d=15mm,销钉材料的许用切应力为=60MPa,许用挤压应力为bS=200MPa.试校核销钉的强度.,例题3,材料力学,剪切与挤压实用计算,

8、23,解:(1)销钉受力如图b所示,例题3,材料力学,剪切与挤压实用计算,24,(2)校核剪切强度,由截面法得两个面上的剪力,剪切面积为,(3)挤压强度校核,这两部分的挤压力相等,故应取长度为t的中间段进行挤压强度校核.,故销钉是安全的.,例题3,材料力学,剪切与挤压实用计算,25,(1)销钉的剪切面面积 A,(2)销钉的挤压面面积 AbS,思考题,材料力学,剪切与挤压实用计算,26,材料力学,剪切与挤压实用计算,27,冲床的最大冲压力F=400kN,冲头材料的许用压应力=440MPa,钢板的剪切强度极限u=360MPa,试求冲头能冲剪的最小孔径d和最大的钢板厚度.,例题4,材料力学,剪切与挤

9、压实用计算,28,F,解(1)冲头为轴向压缩变形,d=34mm,例题4,材料力学,剪切与挤压实用计算,29,F,解(2)由钢板的剪切破坏条件,=10.4mm,例题4,材料力学,剪切与挤压实用计算,30,一铆钉接头用四个铆钉连接两块钢板.钢板与铆钉材料相同.铆钉直径 d=16mm,钢板的尺寸为 b=100mm,t=10mm,F=90kN,铆钉的许用应力是=120MPa,bS=120MPa,钢板的许用拉应力=160MPa.试校核铆钉接头的强度.,例题5,材料力学,剪切与挤压实用计算,31,例题5,材料力学,剪切与挤压实用计算,32,(1)校核铆钉的剪切强度,每个铆钉受力为 F/4,每个铆钉受剪面上的剪力为,例题5,材料力学,剪切与挤压实用计算,33,(2)校核铆钉的挤压强度,每个铆钉受挤压力为F/4,(3)校核钢板的拉伸强度,例题5,材料力学,剪切与挤压实用计算,34,整个接头是安全的,例题5,材料力学,剪切与挤压实用计算,35,1、剪切的实用计算,总结:拉(压)杆连接部分的剪切与挤压强度计算,2、挤压的实用计算,挤压面积,材料力学,剪切与挤压实用计算,36,总结,材料力学,剪切与挤压实用计算,37,材料力学图形元素库,公式框,圆柱,固定支座,可动支座,固定端,均布载荷,单元体,字母框,

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