剪切计算及常用材料强度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。
[]sFAττ=≤(5-6) 这里[τ]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τ0，再除以安全系数n，得许用剪应力[τ]。
[]nττ=(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[τ]与材料的许用拉应力[σ]之间，存在如下关系：对塑性材料：[]0.60.8[]τσ=对脆性材料：[]0.8 1.0[]τσ=(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、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，[τ]＝30MPa，直径d=20mm。
挂钩及被连接板件的厚度分别为t＝8mm和t1＝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：2sFF=销钉横截面上的剪应力为：332151023.9MPa<[]2(2010)4sFAττπ-⨯===⨯⨯故销钉满足剪切强度要求。
例5-2如图5-13所示冲床，F max=400KN，冲头[σ]=400MPa，冲剪钢板的极限剪应力τb=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dmax max2=[]4F FdAσσπ=≤所以3max644400100.034 3.4[]40010Fd m cmπσπ⨯⨯≥===⨯⨯(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。
抗剪强度见下面：材料名称牌号材料状态抗剪强度电工用纯铁DT1，DT2，DT3 已退火180电工硅钢D11，D12，D13 190 D31，D32 D41～D48 560 D310～D340 未退火普通碳素钢Q195 未退火260～320 Q215 270～340 Q235 310～380 Q225 340～420 Q275 400～500优质碳素结构钢05F 已退火210～300 08F 220～310 08 260～360 10F 220～340 15F 250～370 15 270～380 20F 280～390 20 280～400 25 320～440 30 360～480 35 400～520 45 440～560 50 440～580 55 已正火550 65 600 65Mn 已退火600碳素工具钢T7～T12 600 T7A～T12A 600 T13 T13A 720 T8A T9A 冷作硬化600～950材料名称牌号材料状态抗剪强度锰钢10Mn2 已退火320～460合金结构钢25CrMnSiA 已低温退火400～560 25CrMnSi 30CrMnSiA 400～600 30CrMnSi 弹簧钢60Si2Mn 720 60Si2MnA 冷作硬化640～960 65Si2MnWA 不锈钢1Cr13 已退火320～380 2Cr13 320～400 3Cr13 400～480 4Cr13 1Cr18Ni9 经热处理460～520 2Cr18Ni9 冷碾压的冷作硬化800～880 1Cr18Ni9Ti 经热处理退软430～550铝1070A（L2），1050A （L3）已退火80 1200（L5）冷作硬化100铝锰合金3A21（LF21）已退火70～100 半冷作硬化100～140铝镁合金铝铜镁合金5A02（LF2）已退火130～160 半冷作硬化160～200高强度铝铜镁合金7A04（LC4）已退火170 淬硬并经人工时效350镁锰合金MB1 已退火120～240 MB8 已退火170～190 冷作硬化190～200纯铝T1，T2，T3 软的160 硬的240硬铝（杜拉铝）2A12（L Y12）已退火105～150 淬硬并自然时效280～310 淬硬后冷作硬化280～320。
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。
[]sF A ττ=≤(5-6)这里[τ]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τ0，再除以安全系数n ，得许用剪应力[τ]。
[]n ττ=(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[τ]与材料的许用拉应力[σ]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、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，[τ]＝30MPa，直径d=20mm。
＝12mm。
牵引力F=15kN。
试校核销钉的剪切挂钩及被连接板件的厚度分别为t＝8mm和t1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力为：故销钉满足剪切强度要求。
例5-2如图5-13所示冲床，F max=400KN，冲头[σ]=400MPa，冲剪钢板的极限剪应力τ=360 MPa。
试设计冲头的最小直径及钢板最大厚度。
b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[τ]=[σ]，求其d：h的合理比值。
剪切强度标准
一、剪切强度国家标准概述
剪切强度是材料力学性质中的一个重要参数，是指材料在剪切力作用下抵抗破坏的能力。
我国在工业领域中对于剪切强度有着严格的国家标准，每一种材料对于剪切强度的规定都有相应的标准要求。
这些标准要求可以保证产品在使用过程中不容易发生破坏，也可以让制造商在生产中有一个特定的标准进行参考。
二、常用材料的剪切强度标准
1. 金属材料的剪切强度标准
金属材料是工业领域中使用最广泛的材料之一。
其剪切强度标准有：GB/T 6396-2018《金属单向剪切试验方法》、GB/T 16826-2008《钢板冲裁性能试验方法》、GB/T 2975-2018《金属材料拉伸试验方法》等。
2. 非金属材料的剪切强度标准
非金属材料是包括塑料、橡胶、纤维材料等在内的广泛材料范畴。
其剪切强度标准有：GB/T 1040.2-2006《塑料拉伸性能试验第2部分：试验条件》、GB/T 528-2009《橡胶硬度试验基本规则》、GB/T 4802.1-2008《塑料挤出板材工艺试验方法第1部分：在室温下进行的机械性能试验》等。
三、常见实验方法的剪切强度测试标准
1. 直剪法
直剪法是剪切强度测试中最常见的一种实验方法，其国家标准为：GB/T 16825-2008《材料拉伸、压缩和剪切试验用夹具设计原则》。
2. V剪切法
V剪切法可用于测试金属和非金属材料的剪切强度，其国家标准为：GB/T 6868-2011《金属与非金属材料V剪切性能试验方法》。
3. T型剪切法
T型剪切法是用于测试金属材料的常见实验方法之一，其国家标准为：GB/T 23652-2009《钣金件T型剪切强度性能试验方法》。
