剪切计算和常用材料强度

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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。(5-6)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。K = 0n(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。之间，存在如下关系：对塑性材料：T = 0.6 0.8b 对脆性材料:T = 0.81.02 (2)剪切实用计

2、算剪切计算相应地也可分为强度校核、截面设计、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 = 8mm和七二山口。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

3、面上的剪应力为:15 X103F T = - =A2 xj(20 x 10-3)2=23.9MPa t 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o=400MPa，冲剪钢板的极限剪应力.=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db = max = maxA 兀d 2所以=0.034m = 3.4m；4 F；4 x 400 x 103d Z imax = 1Vkb腥 x400x 106(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, F400 x 103

4、t ma = 0.0104m = 1.04cmkdTk x 3.4 x 10-2 x 360 x 106例5-3如图5-14所示螺钉受轴向拉力F作用，已知t = 。,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:b = F -虹 g A k d 2螺帽承受的剪应力小于等于许用剪应力值：FFT =26035022039?26035022042?DT1DT2DT3巳退火的180?23026?电工硅钢D11、 D12D21、 D31D32、 D370D310340S4148?巳退火的?19023026普通碳素钢Q195未经退火的260320315390

5、2833195Q2152703403354102631215Q2353103803754602126235Q2553404204105101924255Q2754005004906101520275碳素工具钢08F巳退火的22031028039032180?10F2603603304503220019000015F22034028042030190?08260340300440292101980001025037032046028一?152703803404802628020200020280400360510352502100025320440400550342802020003036048

6、04506002230020100035400520500650203202010004042054052067018340213500454405605507001636020400050巳正火的4405805507301438022000055550?6704339060550?7001241020800065600?73010420一70600?7609430210000?碳素工具钢?T7T12T7AT12A巳退火的60075010T8A冷作硬化的6009507501200一一一优质碳素钢10Mn巳退火的3204604005802223021100065Mn600750124002100

7、0合金结构钢25CrMnSiA25CrMnSi巳低温退火的40056050070018950一30CrMnSiA30CrMnSi4406000550750161450850?优质弹簧钢?60Si2Mn60Si2MnA65SiWA巳低温退火的720900101200200000冷作硬化的64096080012001014001600一不锈钢1Cr13巳退火的320380400470214202100002Cr13320400400500204502100003Cr13400480500600184802100004Cr13400480500600155002100001Cr18Ni192Cr18

8、Ni19经过热处理的46052058064035200200000巳碾压冷作硬化的80088010001100382202000001Cr18Ni9Ti热处理退软的43055054070040200200000?（2）钢在加热时的抗剪强度（表8 50）表850?钢在加热状态的抗剪强度？（单位：MPa） 普通碳素钢冷弯实验指标（8-51）表851?普通碳素钢冷弯试验指标？ （GB700 1988 ）牌号试样方 向冷弯试验B=2a180备注钢材厚度或直径/mmW6060100100200?弯心直径d?Q195纵0?各牌号A级钢的冷弯试验，在 需方有要求时才进行?冷弯试验合格时，抗拉强度上 限可以不

9、作交货条件横Q215纵2a横a2aQ235纵a2a横3aQ255?2a3aQ275?3a4a注：B一试样宽度二、有色金属？ O有色金属的力学性能（表8 52）表852?有色金属的力学性能抗拉强度伸长率屈服点抗剪强度材料名称牌？号材料状态,弹性模量E/MPaT /MPa/MPa/（%）/MPa1070A 1050A巳退火8075110255080铝720001200冷作硬化1001201504120240铝锰合金3A21巳退火70100110145195071000半冷作硬化10014015520013130铝镁合金铝镁铜合金SA02巳退火13016018023010070000半冷作硬化160

10、200230280210高强度铝镁 铜合金7A04巳退火170250淬硬并经人工 时效35050046070000镁锰合金MB1MB8巳退火120140170190359843600巳退火170190220230122414040000冷作硬化190200240250810160硬铝2Al12巳退火10515015021512淬硬并经自 然时效2803104004401536872000淬硬后冷作 硬化28032040046010340纯铜T1、 T2、 T3软1602003070108000硬2403003380130000黄铜H62软26030035380100000半硬300380202

11、00硬42042010480黄铜H68软24030040100110000半硬28035025硬40040015250115000铅黄铜HPb59-1软3003502514293000硬4004505420105000锰黄铜HMn58-2软34039025170100000半硬40045015硬5206005锡磷青铜锡锌青铜QSn4-3软26030038140100000硬48055035?特硬50065012546124000铝青铜QAl17退火52060010186不退火5606505250115000130000铝锰青铜QAl9-2软3604501830092000硬4806005500

12、硅锰青铜QBi3-1软2803003503804045239120000硬48052060065035540特硬56060070075012铍青铜QBe2软24048030060030250350117000硬52066021280132000141000白铜B19软24030025一一硬3604503锌白铜BZn15-20软28035035207一硬4005501486126000140000特硬520650一?镍Ni-3Ni-5软3504003570硬4705502210210000230000德银BZn15-20软30035035一一硬4805501特硬5606501锌Zn-3Zn-61

13、20200140230407580000130000铅Pb-3Pb-62030254040505101500017000锡Sn1Sn430404050124150055000钛合金TA2退火3604804506002530TA34406005507502025TA564068080085015800900104000镁合金MB1冷态1201401701903512040000MB8150180230240141522041000MB1预热300C30503050505240000MB8507050705862一41000银一一一180503081000可伐合金Ni29Co18一40050050

14、0600一一一康铜软400600硬650钨巳退火7200700312000未退火一149114800380000钥一巳退火203014002025385280000未退火3234160025595300000三、非金属？ *（1）非金属材料的极限抗剪强度（表853）表853?非金属材料的极限抗剪强度？?？（单位：MPa）材料名称纸胶板布胶板玻璃布胶板金属箔的玻璃布胶板金属箔的纸胶板环氧酚醛玻璃布板工业橡胶板石棉橡胶人造橡胶，硬橡胶层压纸板层压布板绝缘纸板厚纸板软钢纸板有机玻璃聚氯乙烯氯乙烯赛璐咯皮革工业用皮革工业用毛毡桦木胶合板漆布、绝缘漆布云母人造云母硬钢纸板极限抗剪强度T管状凸模裁切普通凸

15、模冲裁1001301402009010012018012014016018513015016022011013014020018021021024016208040一4070一1001301402009010012018040706010030404080204020307080901006080100130304050406080100683050一455545一10一306050806010012015014018030504045（2）非金属材料加热时的抗剪强度（表854）表854?非金属材料加热时的抗剪强度抗剪强度T/MPa1335510102214717711814798108981

16、08纸胶板701001181379811888989310513010812798108889888材料温度/C孔的直径/mm布胶板228010012714798118118127781081031188898889869782215718114715214739127玻璃布胶板8010011913711311810888982213715712713711812769玻璃纤维丝胶板80100981188810888392288987888697869有机玻璃70805978694939221181279810849885978聚氯乙烯塑料100597849593949392278986978596459赛璐咯7049393429注：表列抗剪强度用于普通凸模冲裁时的计算值。大于了许用剪切力，不合理T = F = T A兀dh=600000/ (*260*5)*235=600000/4082141MPa=146MPa