建筑力学课件-剪切

建筑力学 建筑力学第八章剪切和扭转 §8－1工程实际中的剪切问题§8－2连接件的剪切与挤压强度计算第八章剪切和扭转 【本章重点内容】1.确定剪切力和挤压力2.确定剪切面和挤压面3.剪切和挤压的强度计算第八章剪切和扭转 §8－1工程实际中的剪切问题第八章剪切 §8－1工程实际中的剪切问题©2001Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearning™isatrademarkusedhereinunderlicense.一、工程中的剪切问题1、连接件2、利用剪切破坏 二、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§8－1工程实际中的剪切问题PP铆钉特点：可传递一般力，不可拆卸。如桥梁桁架结点处连接。 m轴键齿轮特点：传递力偶矩。§8－1工程实际中的剪切问题键连接销钉连接二、连接件的受力特点和变形特点： 以铆钉为例：外力特点：PP§8－1工程实际中的剪切问题构件受两组大小相等、方向相反、作用线相互很近的平行力系作用。变形特点：两力间的横截面发生相对错动。这种变形称为剪切变形。二、连接件的受力特点和变形特点： ①剪切破坏沿铆钉的剪切面破坏，如沿n–n面剪断。PnnQ剪切面③拉伸破坏钢板在受铆钉孔削弱的截面处，应力增大，易在连接处拉断。②挤压破坏铆钉与钢板因挤压使相互接触的局部区域发生显著塑性变形或被压碎。三、连接处破坏的三种形式：§8－1工程实际中的剪切问题nn（合力）P（合力）P §8－2连接件的剪切与挤压强度计算第八章剪切 一、为什么选用实用计算？连接件在连接处即接触面上的应力分布复杂，破坏面即剪切横截面上的应力也很复杂，很难作出精确的理论分析。所以采用实用计算。二、实用计算的基础1.假定应力均匀分布在假定的前提下进行实物或模型实验，确定许用应力§8－2连接件的剪切与挤压强度计算PP 1、剪切面--A：错动面。剪力--Q：剪切面上的内力。2、名义切应力--：二、剪切强度的实用计算实用计算假设：§8－2连接件的剪切与挤压强度计算假设切应力在整个剪切面上均匀分布。nn（合力）P（合力）PPnnQ剪切面A 3、剪切强度条件（准则）：：在与实际构件受力情况相似的条件下进行试验，同样按切应力均匀分布假设计算，测定失效时τ的极限值/安全系数§8－2连接件的剪切与挤压强度计算PnnQ剪切面A脆性材料塑性材料根据实验,一般情况下，材料的许用切应力与许用拉应力之间存在如下关系： 三、挤压强度的实用计算1、挤压力―P：接触面上的合力。挤压：构件局部面积的承受压力现象。实用计算假设：挤压应力在有效挤压面上均匀分布。§8－2连接件的剪切与挤压强度计算2、有效挤压面积：接触面在垂直P方向上的投影面的面积PPP有效挤压面 有效挤压面§8－2连接件的剪切与挤压强度计算三、挤压强度的实用计算3、挤压强度条件（准则）：工作挤压应力不得超过材料的许用挤压应力。脆性材料塑性材料实际挤压面 四、应用当两个接触构件材料不同时，如何确定挤压强度？应以连接中抵抗挤压能力较弱的构件进行挤压强度计算。§8－2连接件的剪切与挤压强度计算1、校核强度2、设计截面尺寸3、确定载荷 PP销轴连接，已知：P=188kN，销直径d=90mm，解：（1）剪切强度校核满足剪切强度要求§8－2连接件的剪切与挤压强度计算例题1试校核连接强度。PQ 满足挤压强度要求PP因此满足强度要求§8－2连接件的剪切与挤压强度计算解：（2）挤压强度校核销轴连接，已知：P=188kN，销直径d=90mm，例题1试校核连接强度。P挤压面挤压面考虑挤压应力大的挤压面处：中间的连杆 解：1、受力分析如图所示齿轮与轴由平键（b=16mm，h=10mm，）连接，它传递的力矩m=1600Nm，轴的直径d=50mm，键的许用切应力为[]=80MPa，许用挤压应力为[bs]=240MPa，试设计键的长度。§8－2连接件的剪切与挤压强度计算例题2bhLmPmd 二、剪切强度条件三、挤压强度条件§8－2连接件的剪切与挤压强度计算bhLPP剪切面挤压面 钢板冲孔，冲孔直径d=15mm，钢板厚度求：最小的冲压力解：利用剪切破坏条件：能否用强度条件？§8－2连接件的剪切与挤压强度计算例题3钢板冲击锤d 思考题1：指出图示构件的剪切面、挤压面剪切：挤压：§8－2连接件的剪切与挤压强度计算PP 剪切面：挤压面：指出图示构件的剪切面、挤压面§8－2连接件的剪切与挤压强度计算PPPP思考题2： 剪切：挤压：剪切应力与挤压应力分别为？§8－2连接件的剪切与挤压强度计算PPPP思考题2： 一铆接头如图所示，受力F=110kN，已知钢板厚度为t=1cm，宽度b=8.5cm，许用应力为[]=160MPa；铆钉的直径d=1.6cm，许用剪应力为[]=140MPa，许用挤压应力为[bs]=320MPa，试校核连接强度。（假定每个铆钉受力相等。）bFFttdFF§8－2连接件的剪切与挤压强度计算练习题1： F112233F/4bFFttdFF解：（1）受力分析§8－2连接件的剪切与挤压强度计算4个铆钉的材料和尺寸相同，承担的剪力也相同。 解：（2）切应力和挤压应力的强度§8－2连接件的剪切与挤压强度计算剪切面挤压面一铆接头如图所示，F=110kN，t=1cm，宽度b=8.5cm，[]=160MPa；d=1.6cm，[]=140MPa，[bs]=320MPa，试校核连接强度。练习题1：bFFttdFF 解:（3）钢板拉伸强度F112233F/42--2和3--3面为危险面综上所述，接头安全。§8－2连接件的剪切与挤压强度计算2—2截面：3—3截面：3F3F/4F22 1.剪切变形的外力特点，剪切变形的特点；2.剪切时的内力，剪切时的挤压力；3.什么是剪切面和有效挤压面积？4.剪切的实用计算所使用的强度条件？§8－2连接件的剪切与挤压强度计算小结： 本章结束