第三章 连接件强度的实用计算.
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一、剪切:1、受力特征:杆件受到两个大小相等,方向相反、作用线垂直于杆的轴线并且相互平行且相距很近的力的作用。
2、变形特征::两力之间的截面将发生相对错动,甚至破坏。
3、剪切面:两力作用之间的面(发生错动的面)。
4、剪切的应力:由于螺栓、销钉等工程上常用的连接件与被连接件在连接处都属于“加力点附近局部应力”,应力分布很复杂,很难作出精确的理论分析。
因此,工程设计中,大都采取实用(假定)计算方法。
一、假定应力分布。
二、实验。
由假定应力分布得到破坏时的应力值。
然后由两个假定建立设计准则。
假定:剪切面上的切应力是均匀分布的。
名义剪力:AF s =τ,—A 剪切面面积。
5、剪切的强度条件:[]—ττ≤=A F s 名义许用切应力:在假定的前提下进行实物或模型实验,并考虑安全因数,确定许用应力。
6、可解决三类问题:(1)选择截面尺寸;(2)确定最大许可载荷;(3)强度校核。
7、.剪切的破坏计算:—b s AF ττ>=剪切强度极限。
8、剪切实用计算的关键:剪切面的判定及计算。
(单剪切、双剪切)二、挤压及挤压的实用计算1、挤压:连接件和被连接件在接触面上彼此承压的现象。
2.挤压引起的可能的破坏:在接触表面产生过大的塑性变形、压溃或连接件(如销钉)被压扁。
3.挤压的强度问题:①挤压力bs F :作用在接触面上的压力。
F F bs =;②挤压面bs A 挤压力的作用面。
③挤压应力bs σ挤压面上由挤压力引起的应力。
④挤压的实用计算:bs bs bs A F =σ;⑤挤压的强度条件:[]—bs bsbs bs A F σσ≤=名义许用挤压应力,由实验测定。
注意: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。
挤压实用计算的关键:挤压面的判定及计算。
4、挤压面面积的计算:(1)平面接触(如平键):挤压面面积等于实际的承压面积。
大工21秋《工程力学(一)》在线作业2试卷总分:100 得分:1001.脆性材料拉伸时不会出现()。
<-A.->伸长<-B.->断裂<-C.->屈服现象<-D.->弹性变形【-参考.选择-】:C2.由横截面的对称轴与梁轴线所构成的平面称为梁的()。
<-A.->横对称面<-B.->纵对称面<-C.->斜对称面<-D.->不对称面【-参考.选择-】:B3.在线弹性范围内,材料的应力与应变()。
<-A.->成正比<-B.->成反比<-C.->不成比例<-D.->无任何关系【-参考.选择-】:A4.材料破坏时的应力称为()。
<-A.->比例极限<-B.->极限应力<-C.->屈服极限<-D.->强度极限【-参考.选择-】:D5.以弯曲变形为主要特征的杆件称为()。
<-A.->梁<-B.->柱<-C.->桁架<-D.->以上都不对【-参考.选择-】:A6.在截面弯矩一定的情况下,梁的抗弯刚度越大,其弯曲程度()。
<-A.->越小<-B.->越大<-C.->不能确定<-D.->以上都不对【-参考.选择-】:A7.求解梁的挠曲线方程时需利用支座处的约束条件,固定铰支座处截面的()。
<-A.->转角为零,挠度不为零<-B.->挠度为零,转角不为零<-C.->转角和挠度均为零<-D.->转角和挠度均不为零【-参考.选择-】:B8.梁在集中力偶作用的截面处,其内力图()。
<-A.->剪力图有突变,弯矩图光滑连续<-B.->剪力图有突变,弯矩图有转折<-C.->弯矩图有突变,剪力图光滑连续<-D.->弯矩图有突变,剪力图有转折【-参考.选择-】:C9.根据约束的特点,常见的静定梁的形式有()。
第三章剪切和联结的实用计算3.1预备知识一、基本概念 1、联接件工程构件中有许多构件往往要通过联接件联接。
所谓联接是指结构或机械中用螺栓、销钉、键、铆钉和焊缝等将两个或多个部件联接而成。
这些受力构件受力很复杂,要对这类构件作精确计算是十分困难的。
2、实用计算联接件的实用计算法,是根据联接件实际破坏情况,对其受力及应力分布作出一些假设和简化,从而建名义应力公式,以此公式计算联接件各部分的名义工作应力。
另一方面,直接用同类联接件进行破坏试验,再按同样的名义应力公式,由破坏载荷确定联接件的名义极限应力,作为强度计算依据。
实践证明,用这种实用计算方法设计的联接许是安全可靠的。
3、剪切的实用计算联接件一般受到剪切作用,并伴随有挤压作用。
剪切变形是杆件的基本变形之一,它是指杆件受到一对垂直于杆轴的大小相等、方向相反、作用线相距很近的力作用后所引起的变形,如图3—1a 所示。
此时,截面cd 相对于ab 将发生错动(滑移)(图3—1b )即剪切变形。
若变形过大,杆件将在cd 面和ab 面之间的某一截面m —m 处被剪断,m —m 截面称为剪切面。
联接件被剪切的面称为剪切面。
剪切的名义切应力公式为AQ=τ,式中Q 为剪力,A 为剪切面面积,剪切强度条件为[]ττ≤=AQ4、挤压的实用计算联接件中产生挤压变形的表面称为挤压面。
名义挤压应力公式为jyjy jyA F =σ,式中F jy 为挤压力,A jy 是挤压面面积。
当挤压面为平面接触时(如平键),挤压面积等于实际承压面积;当接触面为柱面时,挤压面积为实际面积在其直径平面上投影。
挤压强度条件为[]jy jyjy jy A F σσ≤=(a)(b)二、重点与难点1、确定剪切面和挤压面、名义挤压面积的计算。
2、注意区分挤压变形和压缩变形的不同,压缩是杆件的均匀受压,挤压则是在联接件的局部接触区域的挤压现象,在挤压力过大时,会在局部接触面上产生塑性变形或压碎现象。
三、解题方法要点1、在进行联接件的强度计算时,首先要判断剪切面和挤压面,并确定剪切面积和挤压面积。
第三章剪切与挤压同济大学航空航天与力学学院顾志荣一、教学目标与教学内容1、教学目标解决联接件的强度计算,要求掌握剪切与挤压的概念,熟练掌握剪切与挤压的使用计算方法。
2、教学内容(1) 剪切与挤压的概念及工程实例;(2) 剪切的实用计算;(3) 挤压的实用计算;(4) 连接件的实用强度计算。
二、重点与难点1、重点:全部教学内容。
2、难点:剪切面和挤压面的确定。
通过讲解和模型演示来解决。
三、教学方式采用启发式教学,通过提问,引导学生思考,让学生回答问题。
四、建议学时2学时五、实施学时六、讲课提纲一、铆钉的剪切强度计算1、剪切的概念⑴受力特点:(见图3-1,a)作用在垂直于构件两侧面上的外力的合力大小相等、方向相反,作用线相距很近。
(a) (b)图3-1⑵变形特点:(见图3-1,b)介于这两个作用力中间部分的截面,有发生相对错动的趋势。
这种变形形式称为剪切。
⑶剪切面:发生相对错动的截面称为剪切面(见图3-1,b:截面m-m)。
注意:剪切面总是与作用力平行,且居于相邻的一对外力作用线之间。
⑷单剪与双剪:只有一个剪切面的称为单剪(图3-2,b)有两个剪切面的称为双剪(图3-3,c)图3-3 2、剪切的实用计算⑴ 铆钉所受的外力F 1 指一个铆钉nF F P=1n 指铆钉的个数F P F P91PF =图3-4⑵ 铆钉剪切面上的内力F Q铆钉剪切面上的内力F Q 称为剪力。
单剪时: nF F F PQ ==1 双剪时: nF F F PQ 221==⑶ 剪切面上的名义剪应力τ ①何谓名义剪应力?τ在剪切面上各点的大小及分布规律很复杂,因为:a)铆钉的短跨弯曲;b)铆钉的冷却及螺帽的拧紧,使钉杆受拉; c)钢板孔壁与钉杆的互相挤压。
②τ的计算:QQ A F =τA Q —受剪面的面积③τ的单位:与σ一样:P a 、MP a ⑷剪切强度极限的测定图3-5①剪切试验装置根据联接件的的实际受剪情况,进行直接剪切实验来得到破坏荷载。