课件－4情景任务四 分析活塞销的应力及应变★课件讲解

4情景任务四分析活塞销的应力及应变★大纲要求3.1.3船舶系统及组件装配和修理时应考虑的材料特性与参数材料载荷(3h)熟悉拉伸、压缩与剪切三种载荷类型及其应力、应变计算方法学习领域：材料在剪切时的内力与应力；变形与应变

学习情境：活塞销的受力情况

工作任务：掌握材料在剪切时的内力与应力、变形与应变的主要特征及分布规律。引导文3.剪切变形与应变？1.材料在剪切时的内力？2.材料在剪切时的应力？4.剪切强度？5.挤压强度？【任务描述】

如下图所示，活塞销的受力情况如何？变形特点怎样？内部受力情况如何？活塞活塞销连杆1.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、键等。连接件虽小，起着传递载荷的作用。特点：可传递一般力，可拆卸。PP螺栓一、材料在剪切时的内力和应力【背景知识】PP铆钉特点：可传递一般力，不可拆卸。如桥梁桁架结点连接。无间隙m轴键齿轮特点：传递扭矩。（2）受力特点和变形特点nn（合力）（合力）PP以铆钉为例：①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。②变形特点：构件沿两组平行力系的交界面发生相对错动。nn（合力）（合力）PP③剪切面：构件将发生相互错动的面，如n–n

。④剪切面上的内力：内力—剪力Q

，其作用线与剪切面平行。PnnQ剪切面abPcdPmm剪切面nn（合力）（合力）PP

①剪切破坏沿铆钉的剪切面剪断，如沿n–n面剪断

。

②挤压破坏铆钉与钢板在相互接触面上因挤压而产生局部明显塑性变形。

③拉伸破坏PnnQ剪切面钢板在受铆钉孔削弱的截面处，应力增大，易在连接处拉断。（3）连接处破坏三种形式重庆交通大学应用技术学院

Q=P

式中，Q为受剪面上的剪力为受剪面的面积。假设受剪面上各点的剪应力相等，则受剪面上为名义剪应力PPmmmmP(b)Q剪切面铆钉剪切应力3.材料在剪切时的应力2.材料在剪切时的内力剪切小结剪切变形的受力特点、变形特点、实际构件、内力及应力——剪刀剪纸受力特点：等值、反向、相距很近的一对横向外力(作用线⊥杆件轴线)。变形特点：两作用线之间的截面发生相对错动,两作用线之间的小矩形变形为平行四边形.内力:剪力——剪应力的合力。应力分布:横截面上的剪应力实际分布为复杂的不规则分布,一般假设横截面上的剪应力分布为是均匀分布.实例：铆钉联接两受力不同的钢板时，铆钉受剪切。活塞销,连杆大端螺栓。ACDB二、材料在剪切时的变形和应变1、材料在剪切时的变形和应变

矩形变成平行四边形，直角六面体将变成平行六面体。矩形直角的微小改变量，称为剪应变或角应变。用弧度（rad表示）。角应变与线应变是度量构件变形程度的两个基本量。2.剪切虎克定律

当剪应力不超过材料的剪切比例极限时，剪应力与剪应变之间成正比关系，这个关系称为剪切虎克定律。剪切弹性模量单位：Mpa、pa.

。（a）

（b）图2-3-4剪应变根据构件破坏的可能性，以直接试验为基础，以较为近似的名义应力公式进行构件的强度计算。应用截面法分析，剪力Q＝P3.剪应力三、材料的剪切强度2.剪力假设剪应力在整个剪切面上均匀分布。1.实用计算方法剪切的强度条件为PPmmmmP(b)Q剪切面[]为材料的许用剪应力。且极限剪应力安全系数（1）选择截面尺寸;（2）确定最大许可载荷；（3）强度校核。可解决三类问题：连接件和被连接件在接触面上相互压紧的现象。四、材料的挤压强度挤压可能引起的破坏：在接触表面产生过大的塑性变形而起皱、压碎或连接件（如销钉）被压扁。挤压破坏的两种形式：（1）螺栓压扁

（2）钢板在孔缘压皱1.挤压破坏的概念PPPP挤压面受剪面3.挤压应力在接触面上的压力，称为挤压力，并记为Pj

。2.挤压力挤压面上分布的正应力。4.挤压强度问题挤压面为平面时，计算面积等于实际挤压面积；挤压面为圆柱面时，计算面积为圆柱截面的直径平面面积。（1）挤压面积

当连接件与被连接的接触面为平面时,计算挤压面面积

Fj=hl/2就是实际接触面的面积，如图b所示。dh挤压现象的实际受力如图c所示。图c当接触面为圆柱面时,计算挤压面积Fj

为实际接触面在直径平面上的投影面积

实际接触面直径投影面在挤压实用计算中，假设名义挤压应力的计算式为为计算挤压面的面积为接触面上的挤压力（2）挤压强度假设挤压应力在整个挤压面上均匀分布。名义许用挤压应力，由试验测定。（3）挤压实用计算方法在应用挤压强度条件进行强度计算时，要注意连接件与被连接件的材料是否相同，如不同，应对挤压强度较低的材料进行计算，相应的采用较低的许用挤压应力。*注意：1.强度校核;2.选择截面尺寸；3.确定最大许可载荷。可解决三类问题：

受剪构件受挤压破坏，使接触处的局部区域内发生变形而______。A．断裂B．弯曲C．起皱D．产生弹性变形参考答案：C两块厚均为5cm的钢板叠在一起，用一直径为2cm的贯穿螺栓固定。若钢板受一对拉力P（大小相等、方向相反、分别作用在两块钢板上）的作用，如果螺栓横截面上的剪应力为25.5MPa，那么，螺栓所受的挤压应力为________MPa。A．4B。8C。16.6D。25.5参考答案：B对于圆柱形螺栓，实际的挤压面是______。A．半圆柱面B．整个圆柱面C．直径平面D．半个直径平面参考答案：A解析：对于圆柱形螺栓，实际的挤压面是半圆柱面。为了简化计算，一般用直径平面来代替半圆柱表面，并假设挤压应力均匀分布在直径平面上。对于圆柱形螺栓，计算用挤压面积是______。A．半圆柱面B．整个圆柱面C．直径平面D．半个直径平面参考答案：C解析：实用计算时是用挤压面的正投影作为挤压面的计算