剪切计算及常用材料强度..

1、2.剪切强度计算(1)剪切强度条件剪切强度条件就是使构件的实际剪应力不超过材料的许用剪应力Fs(5-6)A这里t 为许用剪应力，单价为Pa或MPa由于剪应力并非均匀分布，式(5-2)、(5-6)算出的只是剪切面上的平均剪应力，所以在使用实验的方式建立强度条件时，应使试件受力尽可能地接近实际联接件的情况，以确 定试样失效时的极限载荷 t °,再除以安全系数n,得许用剪应力t (5-7)各种材料的剪切许用应力应尽量从相关规范中查取。一般来说，材料的剪切许用应力T 与材料的许用拉应力(7 之间，存在如下关系:对塑性材料：对脆性材料：(2)剪切实用计算剪切计算相应地也可分为强度校核、截面设计

2、、确定许可载荷等三类问题，这里就不展开论述了。但在剪切计算中要正确判断剪切面积，在铆钉联接中还要正确判断单剪切和 双剪切。下面通过几个简单的例题来说明例5-1图5-12(a)所示电瓶车挂钩中的销钉材料为 20号钢，t = 30MPa直径d=20mm 挂钩及被连接板件的厚度分别为 t = 8mmffi ti= 12mm牵引力F=15kN。试校核销钉的剪切 强度。图 5-12 电瓶车挂钩及其销钉受力分析示意图解：销钉受力如图 5-12(b) 所示。根据受力情况，销钉中段相对于上、下两段沿 m-m 和 n-n 两个面向左错动。所以有两个剪切面，是一个双剪切问题。由平衡方程容易求出：销钉横截面上的剪应

3、力为：故销钉满足剪切强度要求。例5-2如图5-13所示冲床，Fma=400KN冲头c =400MPa冲剪钢板的极限剪应力 t b=360 MPa试设计冲头的最小直径及钢板最大厚度。图 5-13 冲床冲剪钢板及冲剪部分受力示意图解：(1) 按冲头压缩强度计算 d所以(2) 按钢板剪切强度计算 t钢板的剪切面是直径为 d 高为 t 的柱表面。所以例5-3如图5-14所示螺钉受轴向拉力F作用，已知t =0.6 c ，求其d: h的合理比值图5-14 螺钉受轴向拉力示意图解：螺杆承受的拉应力小于等于许用应力值：螺帽承受的剪应力小于等于许用剪应力值：当C、T同时分别达到（7 、 T 时材料的利用最合理，

4、既 所以可得二extPart_01C9B6CD.第二节？冲压常用材料的化学成分和力学性能一、黑色金属二、有色金属三、非金属一、黑色金属？岭1.深拉深用冷轧钢板发化学成分和力学性能1 ）深拉深钢板的化学成分？深拉深用冷轧钢板主要有08AI、08F、08、及10、15、20钢。其化学成 分如表8 44所示。表8 44?深拉深 冷轧薄 钢板 的化 学成 分（GB/T5213 1985和GB/T7101991 )钢化学成分(质量分数%)板CSiMnPSNiCrCuAl08A< 0.08< 0.030.35 0.020.00.00.00.10.02 0.07l0.45031350.05 0.

5、25 08F0.11< 0.030.500.040.00.20.10.2045050.05 0.17 0.35 080.120.370.650.030.00.20.10.2-545050.07 0.17 0.35 100.140.370.650.030.00.20.10.2545550.12 0.17 0.35 150.190.370.650.040.00.20.20.2045550.17 0.17 0.35 200.240.370.650.040.00.20.20.2-04555(2)影响钢板冲压性能的主要因素？化学成分、金属组织、力学性能和表面质量等均影响冲压性能在上述钢号中用量最大

6、的是08钢，并有沸腾钢与镇静钢之分，沸腾钢 08F价廉，表面质量好，但偏析比较严重，且有“应变时效”倾向，对于 冲 压性能要求高，外观要求严格的零件不适合。08A1镇静钢板价格较高，但 性能均匀，“应变时效”倾向小，适用于汽车、拖拉机覆盖件的拉深。1）08钢中主要元素对冲压性能的影响（表8 45）表8 45?主要元素对08钢冲 压性 能的影响=1=元糸名称对冲压性能的影响C增加Fe C的数量，提高钢板的抗拉强度和屈服强度，降低塑性，使冲压性能恶 化，特别是当Fe C出现于晶界时，对冲压性能的不利影响更大Si硅溶于铁素体中，强化铁素体的作用很大，增加强度，降低塑性，含硅量越低越好，深冲压钢板不能

7、用硅脱氧Mn锰的直接影响不大，锰和硫形成 MnS夹杂物，其数量和形态对冲压性能有影响P磷显着地增加强度和脆性，并有偏析倾向，易于形成带状组织，这些都对冲压性能不利S形成硫化物，其数量、形状和分布对冲压性能有很大影响，数量多、且呈细长条状分布的硫化物对冲压性能不利Al是镇静钢的最终脱氧剂，可与氮形成氮化铝，显着降低钢板的“应变时效”倾数 =（0.03 0.05） %2）深拉深冷轧薄板铁素体晶粒度的标准（表8 46）表8 46?深拉深冷轧薄钢板铁素体晶粒级别钢板状态钢号及 拉深级 别ZF? HFFZS08Al05F, 8F,10F08b, 15F, 20F,08, 10, 15, 2005F,08

8、F,10F, 15F,20F, 08b, 08, 10,15, 20冷轧6, 7, 8或“饼 形”6, 7, 8, 9或“饼形”6, 7, 86, 7, 8, 95, 6, 7, 8, 91）铝镇静钢08AI按其拉深质量分为三级：ZF拉深最复杂零件；HF拉深很复杂零件；F拉深复杂零件2）其他深冲薄钢板（包括热轧板）按冲压性能分级为:Z最伸拉深件;S深拉深件;P普通拉深件3）深拉深冷轧薄钢板的力学性能（表8 47）表8 47?深拉深 冷轧薄 钢板 的力 学性 能（GB/T5213 1985和GB/T7101991 ）级厚度/MPa/MPa/ （%号别/mm不小于260330全部260200440

9、.66ZF全部340210420.7008AlHF>1.226035022039F1.226022042<1.235024042260350280Z3703408FS< 428039032P2803039008Z< 4280400322804202804203028300420302928300440300440340460272625360480360480500P510243605104）深拉深冷轧薄钢板的杯突试验冲压深度（表8 48） 表8 48?深拉深冷轧薄钢板的杯突试验冲压深度（GB/T5213 1985 和 GB/T710 1991 ）钢板厚度钢号及级别08

10、A108、08F10、15、20ZFHFFZSPZSEr值（杯突试验深度）不小于0.59.59.39.18.48.08.7.49.00.69.89.69.48.507.88.99.40.710.10.9.98.98.8.09.79.24310.810.39.38.29.510.Q10.10.8.0.910.509.68.49.96651.010.710.9.98.610.10.10.8.1.18710.93110.281.211.10.11.110.10.10.49.285401.311.310.611.11.10.10.9.1.411.410.8308621.511.511.011.11.1

11、1.10.1.65211.70811.21.711.11.11.911.11.11.473201.812.011.511.11.11.11.1.912.111.784322.012.211.812.11.11.11.065411.11.11.86612.11.11.08712.11.11.19812.012.111.912.212.32.常用材料的力学性能(1)黑色金属材料的力学性能(表8 49) 表8 49?黑色金属材料的力学性能材料名称材料牌号材料状态抗剪强度/MPa抗拉强度/MPa伸长率屈服点/MPa弹性模量/MPa电工用工业DT1纯铁DT2已退火的180?23026?00.025DT3

12、D11、D12电工硅钢D21、D31已退火的19023026D32、D370D310340S4148普通碳素钢Q195未经退火的2603203153902833195Q2152703403354102631215Q2353103803754602126235Q2553404204105101924255Q2754005004906101520275碳素工具钢08F已退火的2203102803903218010F2603603304503220019000015F2203402804203019008260340300440292101980001025037032046028152703803

13、404802628020200020280400360510352502100025320440400550342802020003036048045060022300201000354005205006502032020100040420540520670183402135004544056055070016360204000504405805507301438022000055550?6704339060已正火的550?7001241020800065600?7301042070600?7609430210000T7T12已退火的60075010碳素工具钢T7AT12AT8A冷作硬化的60

14、09507501200优质碳素钢10Mn已退火的3204604005802223021100065Mn6007501240021000合金结构钢25CrM nSiA25CrM nSi已低温退火的4005605007001895030CrM nSiA440600055075016145030CrM nSi85060Si2 Mn已低温退火的720900101200200000优质弹簧钢60Si2 MnA冷作硬化的640960800120010140065SiWA16001Cr13320380400470214202100002Cr13已退火的320400400500204502100003Cr13

15、400480500600184802100004Cr1340048050060015500210000不锈钢1Cr18Ni19经过热处理的460520580640352002000002Cr18Ni19已碾压冷作硬化的80088010001100382202000001Cr18Ni9Ti热处理退软的43055054070040200200000表8 50?钢在加热状态的抗剪强 度?(单位：MPa)(3)普通碳素钢冷弯实验指标(8-51 )表8 51?普通碳素钢冷弯试 验指标?( GB700 1988)牌试*样冷弯试验B=2a180o备注钢材厚度或直径/mm试样>60号方向60100>

16、;100 200弯心直径dQ19纵00.55横a?各牌号A级钢的冷弯0.5Q21纵1.5a2a试验，在需方有要求时才5a进行横a2a2.5aQ23纵a2a2.5a?冷弯试验合格时，抗拉1.5强度上限可以不作交货条5横a2.5a3a件Q252a3a3.5a5Q273a 4a4.5a注：B试样宽度二、有色金属？岭有色金属的力学性能(表8 52)表8 52?有色金属的力学性能材料名称牌？号材料状态抗剪强度T/MPa抗拉强 度/MPa伸长率/(%)屈服点/MPa弹性模量E/MPa铝1070A,1050A 1200已退火8075 1102550 8072000冷作硬化1001201504120240铝锰

17、合金3A21已退火70 100110145195071000半冷作硬化10014015520013130铝镁合金铝镁铜合金SA02已退火13016018023010070000半冷作硬化160200230280210已退火170250高强度铝镁铜合金7A04淬硬并经人35050046070000工时效120170已退火140190359843600MB1170220镁锰合金MB8已退火190230122414040000190240冷作硬化200250810160105150已退火15021512硬铝2AI12淬硬并经2804001536872000自然时效310440淬硬后冷作硬化28032

18、040046010340纯铜T1、T2、T3软1602003070108000硬2403003380130000黄铜H62软26030035380100000半硬30038020200硬42042010480黄铜H68软24030040100110000半硬28035025硬40040015250115000铅黄铜HPb59-1软3003502514293000硬4004505420105000锰黄铜HMn 58-2软34039025170100000半硬40045015硬5206005锡磷青铜QSn 4-4-2.5软26030038140100000硬48055035锡锌青铜QSn 4-3特

19、硬50065012546124000退火52060010186铝青铜QAI17不退火5606505250115000130000软3604501830092000铝锰青铜QAI9-2硬4806005500280350软30038040 45239120000480600硅锰青铜QBi3-1硬52065035540560700特硬60075012240300250铍青铜QBe2软48060030350117000硬52066021280132000141000白铜B19软24030025硬3604503锌白铜BZn 15-20软28035035207硬4005501486126000140000

20、特硬520650镍Ni-3 Ni-5软3504003570硬4705502210210000230000德银BZn 15-20软30035035硬4805501特硬5606501锌Zn-3 Zn-6120200140230407580000130000铅Pb-3 Pb-620 3025 4040 505101500017000锡Sn1 Sn430 4040 50124150055000360450TA248060025 30440550钛合金TA3退火60075020 25640800800TA568085015900104000120170MB1冷态1401903512040000镁合金MB

21、815023014 1522041000180240MB1预热30 5030 5050 5240000MB8300 C50 7050 7058 6241000银180503081000400500可伐合金Ni29Co18500600康铜BMn 40-1.5软400600硬650钨已退火7200700312000未退火149114800380000钼已退火20 30140020 25385280000未退火32 34160025595300000三、非金属？編（1）非金属材料的极限抗剪强度（表8 53）表8 53?非金属材料的极限抗剪强度?（单位：MPa材料名称极限抗剪强度T管状凸模裁切普通凸模冲裁纸胶板100130140200布胶板90 100120180玻璃布胶板120 140160185金属箔的玻璃布胶板130150160220金属箔的纸胶板110130140200环氧酚醛玻璃布180210210240板1620 80工业橡胶板40石棉橡胶40 70人造橡胶，硬橡胶100130140200层压纸板90