;任务一
剪切及强度计算;学习目标
1.掌握剪切受力及变形的特点。
2.掌握抗剪强度的计算方法。;任务描述
如图所示,两块钢板用铆钉连接在一起。已知铆钉的直径d=12mm,材料的许用切应力[τ]=60MPa,钢板上作用的外力F=10kN,试校核铆钉的强度。若强度不够,则铆钉的直径应选取多大才能满足正常工作条件?;相关知识
一、剪切的概念
我们都有过使用剪刀的经验,当用剪刀剪纸板时,剪刀上下两个刃作用在纸板上,相当于对纸板施加了一对大小相等、方向相反、作用线平行的外力,使纸板由变形到剪断,我们把这种变形称为剪切变形。
在工程实际中,常常会遇到剪切问题,如铆钉、键、螺栓等各种连接件,如图所示。;208;209;1.剪切变形的受力特点
两个侧面上的外力的合力大小相等、方向相反、作用线平行且相距很近,这就是剪切变形时构件的受力特点。
2.剪切变形的变形特点
铆钉的上、下两部分将沿着外力的方向,在介于两作用力之间的各截面上,发生相对错动或有错动趋势,这就是剪切变形时的变形特点。;3.剪切时的内力——剪力
分析剪切时的内力仍采用截面法。;二、抗剪强度计算
1.剪切应力的概念及计算
剪切时单位面积上的内力称为剪切应力,简称切应力,用符号τ表示,其数学表达式为:
式中τ——切应力,MPa;
FQ——剪切时的内力,N;
A——剪切面的面积,mm2。;2.剪切面的判断和计算
在承受剪切作用的构件中,剪切面位于构成剪切的两力之间并平行于两力作用线。;3.剪切时的强度条件
为保证受剪的连接件在工作中不被剪断,必须使工作切应力τ不超过连接件材料的许用切应力[τ],这就是剪切时的强度条件,其表达式为:
式中,[τ]为许用切应力。常用材料的许用切应力[τ]可从有关手册中查阅。一般来说,材料的许用切应力与许用正应力之间有一定的关系,所以工程计算上可利用下面的经验公式来确定[τ]。;塑性材料:
[τ]=(0.6~0.8)[σ]
脆性材料:
[τ]=(0.8~1.0)[σ]
式中,[σ]为许用正应力。
运用剪切的强度条件同样可以解决抗剪强度校核、选择截面尺寸、确定许用载荷三类强度计算问题。;任务二
挤压及强度计算;学习目标
1.掌握挤压变形的受力及变形的特点。
2.掌握挤压强度的计算方法。;任务描述
如图a所示为起重机上的吊钩,吊钩的厚度δ=15mm,已知起重最大载荷F=120kN,插销材料的许用切应力[τ]=60MPa,许用挤压应力[σjy]=180MPa,试按强度条件确定插销的直径d。;相关知识
一、挤压的概念
我们大多数人都有过雨天走泥路的经验,当我们的脚踩在泥土上时会留下脚印,甚至会陷入地面里,这是地面因为受到人体的重力作用而局部产生的压溃现象,这种现象称为挤压。在工程实际中,构件在承受剪切的同时,往往还伴随着挤压现象。;1.挤压变形的受力特点
在工程实际中,构件一般在发生剪切变形的同时也受到挤压的作用。
2.挤压变形的变形特点
构件在挤压力的作用下发生挤压变形,其变形特点:接触处局部产生显著的塑性变形(塑性材料)或被压碎(脆性材料),即压溃现象。;挤压、挤压面和挤压力;二、挤压强度计算
1.挤压应力
单位挤压面上的挤压力称为挤压应力,用σjy表示。挤压应力在接触面上的分布比较复杂,工程上通常以假定σjy是均匀分布的来建立其计算式,挤压应力可由下式求出:
式中σjy——挤压应力,MPa;
Fjy——挤压面上的挤压力,N;
Ajy——挤压面的面积,mm2。;2.挤压面
挤压面是两构件的接触面,一般垂直于外力的作用线。挤压面可以是平面,也可以不是平面。;3.挤压强度条件及其应用
为了保证构件在工作中局部不产生挤压塑性变形,必须使工作挤压应力不超过材料的许用挤压应力,这就是挤压时的强度条件,其表达式如下:
式中,[σjy]是材料的许用挤压应力,其数值可查阅有关手册。通常对钢材可取[σjy]=(1.7~2)[σ]。
运用挤压强度条件,可以进行强度校核、尺寸计算、确定许用载荷三类强度计算。;任务三
连接件的设计;学习目标
1.掌握连接件的破坏形式。
2.掌握连接件的强度校核方法。
3.了解提高连接件强度的措施。;任务描述
在工程结构中,常常用螺栓、铆钉、销钉等将构件相互连接在一起,成为连接件。如图a所示的多钉接头采用铆钉连接,已知板宽b=80mm,板厚t=10mm,铆钉直径d=20mm,铆钉、板材料的许用应力均为许用正应力[σ]=150MPa,许用挤压应力[σjy]=200MPa,许用切应力[τ]=120MPa,传递载荷F=100kN,试校核接头强度。;相关知识
一、连接件的破坏形式
用螺栓、铆钉、销钉等方式将两个或两个以上构件相