工程力学第七章剪切和挤压的实用计算PPT课件

.,1,应力集中的概念,应力集中（stressconcentration）：,由于杆件横截面骤然变化而引起的应力局部骤然增大。,.,2,按线弹性理论或相应的数值方法得出的最大局部应力smax与该截面上名义应力snom之比，即,理论应力集中因数：,具有小孔的均匀受拉平板，。,其中的下标s表示是对应于正应力的理论应力集中因数。名义应力snom为截面突变的横截面上smax作用点处按不考虑应力集中时得出的应力(对于轴向拉压的情况即为横截面上的平均应力)。,.,3,应力集中对强度的影响,塑性材料制成的杆件受静荷载情况下：,荷载增大进入弹塑性,极限荷载,.,4,均匀的脆性材料或塑性差的材料(如高强度钢)制成的杆件即使受静荷载时也要考虑应力集中的影响。,非均匀的脆性材料，如铸铁，其本身就因存在气孔等引起应力集中的内部因素，故可不考虑外部因素引起的应力集中。,塑性材料制成的杆件受静荷载时，通常可不考虑应力集中的影响。,.,5,一、剪切的概念,l,A,F,F,1、横向力,垂直于杆轴线的力,第七章剪切和挤压的实用计算,.,6,2、剪切的概念,l,A,F,F,在一对大小相等、方向相反，作用线相距很近的横向外力作用下，杆的相邻横截面发生相对错动变形，此变形称为剪切变形。,实际工程中，连接中的连接件主要发生剪切变形。,.,7,二、连接的种类,螺栓连接,铆钉连接,键块连接,销轴连接,焊缝连接,螺栓,.,8,三、连接件的受力特点和变形特点：,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、焊缝等。连接件虽小，但对整个结构的牢固和安全却起着重要作用。,特点：可传递一般力，可拆卸。,螺栓,.,9,铆钉,特点：可传递一般力，如桥梁桁架结点处用它连接。,无间隙,特点：传递扭矩。,.,10,2、受力特点和变形特点：,（合力）,（合力）,F,F,以铆钉为例：,受力特点：构件受两组大小相等、方向相反、作用线相互很近（差一个几何平面）的平行力系作用。,变形特点：构件沿两组平行力系的交界面发生相对错动。,无间隙,.,11,剪切面：,剪切面上的内力：,内力剪力，其作用线沿截面的切线。,构件将发生相互错动的面，如nn。,.,12,四、连接的实用计算,1、连接处可能的破坏形式（以铆接为例）剪切破坏沿铆钉的剪切面剪断。挤压破坏铆钉与钢板相互挤压，铆钉可能被压扁或钢板被压皱而使连接松动，使连接失去作用。钢板发生拉（压）破坏。,钢板在有铆钉孔截面处静面积减小，应力增大，易在连接处发生拉断破坏。,.,13,2、剪切的实用计算,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。,剪切实用计算假设：假设剪应力在整个剪切面上均匀分布。,.,14,1、名义剪应力-：,2、剪切强度条件（准则）：,工作应力不得超过材料的许用应力。,.,15,3、挤压的实用计算,假设：挤压应力在有效挤压面上均匀分布。,、挤压力：接触面上的压力。,.,16,、挤压强度条件（准则）：工作挤压应力不得超过材料的许用挤压应力。,有效挤压面积,4、被连接件拉压强度计算,、有效挤压面积：接触面在垂直方向面上的投影的面积。,.,17,四、应用,1、强度校核,2、截面设计,3、确定荷载,.,18,F,例1.木榫接头如图所示，a=b=12cm，h=35cm，c=4.5cm,P=40KN，试求接头的剪应力和挤压应力。,解：受力分析如图,：剪应力和挤压应力,剪切面和剪力为,挤压面和挤压力为：,F,F,F,.,19,例2.齿轮与轴由平键（bhL=2012100）连接，它传递的扭矩m=2KNm，轴的直径d=70mm，键的许用剪应力为=60MPa，许用挤压应力为，试校核键的强度。,.,20,d,F,解：键的受力分析如图,F,F,.,21,综上，键满足强度要求。,剪应力和挤压应力的强度校核,d,F,F,F,.,22,解：受力分析如图,例3.一铆接头如图所示，受力P=110kN，已知钢板厚度为t=1cm，宽度b=8.5cm，许用应力为=160MPa；铆钉的直径d=1.6cm，许用剪应力为=140MPa