材料力学第三章

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1、武汉生物工程学院机电工程系机械教研室材料力学主讲教师：叶大萌第三章连接件的剪切与挤压强度计算§3.1铆接件的强度失效形式及相应强度计算方法§3.2焊缝强度的剪切假定计算§3.3结论与讨论§3.1铆接件的强度失效形式及相应强度计算方法第三章连接件的剪切与挤压强度计算受力:一对等值、反向、作用线间距很小的平行力。内力—剪力FQ:沿剪切面切开，由平衡方程求FQ。剪切面:发生剪切破坏的面。可以是平面或曲面。变形:截面发生错动，直至剪切破坏。铆接件的强度失效形式：以螺栓(或铆钉)连接为例，螺栓破坏实验表明,连接处的破坏可能性有四种：FFFF(1)螺栓（或铆钉）在两侧与钢板接触面的压力F作用

2、下，将沿m-m截面被剪断，螺栓或铆钉发生剪切破坏；(2)螺栓与钢板在相互接触面上因挤压而使连接松动，铆钉或铆钉孔发生挤压破坏；(3)连接钢板在受螺栓孔削弱的截面处被拉断；其他的连接也都有类似的破坏可能性。FFmm第三章连接件的剪切与挤压强度计算(4)铆钉后面的连接板发生剪切破坏。3.1.1剪切的实用强度计算以铆钉连接为例，沿剪切面切开,取部分铆钉研究，受力如下图。单剪：FQ=FFFFFFFQ一个剪切面FFFFQFQ双剪：FQ=F/2二个剪切面第三章连接件的剪切与挤压强度计算假定剪力Q均匀分布在剪切面上，即剪应力等于剪力FQ除以剪切面面积。剪切强度条件则可写为：=FQ/A[

3、]=b/nb是材料剪切强度，由实验确定；n是剪切安全系数。对剪板、冲孔等需要剪断的情况，应满足剪断条件：=FQ/A>bFFQt=FQ/A以平均剪应力作为剪切面上的名义剪应力，则有：=FQ/A第三章连接件的剪切与挤压强度计算一般情况下，金属材料的许用剪应力与许用拉应力间有下述经验关系：对于延性材料[]=(0.6-0.8)[]对于脆性材料[]=(0.8-1.0)[]剪切实验:测剪断时的载荷Fb，则有：b=FQ/A=Fb/2A0A0是试件初始横截面积。剪切器中衬套硬度应较高，试件被剪部分长度一般不大于其直径的1.5倍。F压头衬套支座试件压式剪切器第三章连接件的剪

4、切与挤压强度计算例3.1冲头材料[]=440MPa,钢板b=360MPa,F=400kN。试估计所能冲出的最小孔径d及此时所能冲剪的最大钢板厚度t。解：冲头受压，落料受剪。故能冲最小孔径d=34mm,最大板厚t=10mm。由强度条件有：=4F/d2[]解得：d≥34mm1)考虑冲头强度由落料受力可知，剪力FQ=F，剪切面为圆柱面，面积为dt。有剪断条件：=FQ/A=F/td>bt<10.4mm2)考虑板的剪切。第三章连接件的剪切与挤压强度计算拉压强度条件=FQ/A[]=b/n剪切强度条件=FQ/A>b剪断条件sys/n=FN/A[]=sb/

5、n强度条件第三章连接件的剪切与挤压强度计算1)挤压问题的特点3.1.2挤压及其实用计算受力—接触面间的压力。如钉和孔壁间、键和键槽壁间；作用力—挤压力Fj由平衡方程求得，不是内力。挤压破坏—接触处局部塑性变形(延性材料)或压碎。挤压面—挤压力作用的接触面。可以是平面或曲面，2FFFFFMMFFj孔挤扁或钉FFj键或槽变形MFjFjFj挤压面钉上挤压力FjFj键上挤压力挤压面挤压面第三章连接件的剪切与挤压强度计算二个剪切面计算挤压面挤压面为曲面时的计算挤压面FjFjFF三个挤压面FF二个挤压面实际挤压面FjFjFj第三章连接件的剪切与挤压强度计算挤压力分布在挤压面上。2)挤压的实用

6、强度计算工程中，假定Fj均匀分布在计算挤压面积Aj上。j与图b中最大实际挤压应力max十分相近。挤压强度条件为：j=Fj/Aj[j]Aj是挤压面在垂直于挤压力之平面上的投影面积。如钉与板连接，Aj等于td。名义挤压应力如图c。定义名义挤压应力j为：j=Fj/AjdtFj挤压面计算挤压面积ssjmax=dt(b)(c)(a)smax(b)sj(c)[j]=(1.5-2.5)[]（延性材料）[j]=(0.9-1.5)[]（脆性材料）第三章连接件的剪切与挤压强度计算问题1)：指出下图中的剪切面和挤压面位置，写出各剪切面面积和计算挤压面面积。剪切A钉=pdhA环套=

7、pDH挤压Aj钉=p(D2-d2)/4Aj环套=Aj钉思考：有无拉压破坏可能？危险截面？aabth木夹接头（二头相同）(b)a剪切A=ab挤压Aj=tb(a)Ddh环套销钉H第三章连接件的剪切与挤压强度计算连接件:用螺栓、铆钉、销钉、键及零构件连接而成。铆钉：剪切；挤压。故接头可能的破坏形式有：1)连接件(铆钉、螺栓)沿剪切面剪切破坏。中间板：孔边挤压破坏；危险截面1-1处的拉伸破坏。上下板：孔边挤压破坏或危险截面2-2处的拉伸破坏。2)连接件和被连接件接触面间的挤压破坏。3)被