北京交通大学材料力学2拉压剪-课4.ppt
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北京交通大学材料力学2拉压剪-课4.ppt
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北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,复习,1.低碳钢拉伸时的力学性质,2、许用应力,塑性材料,脆性材料,3、杆件超静定问题的求解步骤,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,第2章拉压、剪切,2-8应力集中2-9剪切和挤压的实用计算,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,由于截面急剧变化引起应力局部增大现象应力集中,应力集中因数,smax最大局部应力s0名义应力(净截面上的平均应力),应力集中,实验表明:
截面尺寸改变越急剧、孔越小、角越尖应力集中程度越严重!
北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,应力集中对构件强度的影响,对于脆性材料构件,当smaxsb时,构件断裂,影响很大,对于塑性材料构件,当smax达到ss后再增加载荷,增加的载荷由截面上尚未屈服的材料承担,使截面上其它的点相继达到屈服极限。
因而使得s分布趋于均匀化,不影响构件静强度,二、应力集中的概念,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,2-9剪切和挤压的实用计算,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,一、基本概念和实例,1、工程实例,
(1)螺栓连接,
(2)铆钉连接,2-9剪切和挤压的实用计算,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,(3)键联接,(4)销钉联接,2-9剪切和挤压的实用计算,键,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,2、受力特点,构件受两组大小相等、方向相反、与构件横截面平行且作用线相互很近的两个力作用.,3、变形特点,2-9剪切和挤压的实用计算,(以铆钉为例),单剪面,双剪面,构件沿两组平行力系的交界面发生相对错动.,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,4、连接处破坏三种形式:
(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.,2-9剪切和挤压的实用计算,
(2)挤压破坏铆钉与钢板在相互接触面上因挤压而使连接松动,发生破坏.,
(1)剪切破坏沿铆钉的剪切面剪断,如沿nn面剪断.,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,二、剪切的应力分析,1、内力计算,Q-剪力:
与剪切面相切的内力。
使截开部分产生顺时针旋转为正,反之为负,2、切应力(与剪切面相切的应力),A-剪切面的面积,2-9剪切和挤压的实用计算,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,3、强度条件,为材料的许用切应力,n-安全系数,-剪切极限应力,2-9剪切和挤压的实用计算,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,剪切实用计算,螺栓连接,键块联接,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,横截面(剪切面)上的内力,截面法,剪力Q,剪切的实用计算,计算步骤:
销钉联接,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,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,三、挤压的应力分析,在接触面上的压力,称为挤压力,并记为FP.,1、挤压力FP=QF,2-9剪切和挤压的实用计算,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,
(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,3、挤压应力,AbS-挤压面的面积,4、强度条件,bS-许用挤压应力,2-9剪切和挤压的实用计算,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,挤压面的面积计算,2-9剪切和挤压的实用计算,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,四、强度条件的应用,1、强度校核,2、强度设计,3、求许可载荷,2-9剪切和挤压的实用计算,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,解:
(1)键的受力分析如图,例题1齿轮与轴由平键连接,已知轴的直径d=70mm,键的尺寸为bhL=2012100mm,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.,2-9剪切和挤压的实用计算例1,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,综上,键满足强度要求.,
(2)校核剪切强度,(3)校核挤压强度,2-9剪切和挤压的实用计算例1,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,例题2一销钉连接如图所示,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.,2-9剪切和挤压的实用计算例2,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,解:
(1)销钉受力如图b所示,2-9剪切和挤压的实用计算例2,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,
(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,左右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.,2-9剪切和挤压的实用计算例2,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,例已知:
F=80kN,d=10mm,b=80mm,d=16mm,t=100MPa,sbs=300MPa,s=160MPa,试校核接头的强度,2-9剪切和挤压的实用计算例3,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,解:
1.接头受力分析,当各铆钉的材料与直径均相同,且外力作用线在铆钉群剪切面上的投影,通过铆钉群剪切面形心时,通常即认为各铆钉剪切面上的剪力相等,若有n个铆钉,则每一个铆钉受力,2-9剪切和挤压的实用计算例3,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,2.强度校核,剪切强度:
挤压强度:
拉伸强度:
接头强度足够,2-9剪切和挤压的实用计算例3,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,谢谢!
作业:
19/21/22,北京交通大学工程力学研究所柯燎亮,1.一等直圆杆其受力情况如图所示,画轴力图,若杆件直径为12mm,求11和22截面的正应力和33斜截面的正应力及切应力。
本章小测试,600,3,3,2:
已知:
AC杆为圆钢,d25mm,141MPaP=20kN,300,AB杆长度为500mm。
求:
1校核AC杆的强度;2.节点A的铅垂位移。
本章小测试,
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