材料力学挤压与拉伸-强度计算.ppt
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1、第七章 拉伸、压缩与剪切, 剪切和挤压实用计算,第七章 第三节 连接件的强度计算,第七章 第三节 连接件的强度计算,一.剪切实用计算 1. 工程上的剪切件有以下特点: 1)受力特点:杆件两侧作用大小相等,方向相反,作用线相距很近的外力 2)变形特点:两外力作用线间截面发生错动,由矩形变为平行四边形.,第七章 第三节 连接件的强度计算,第七章 第三节 连接件的强度计算,剪切实用计算中,假定剪切面上各点处的切应力相等,于是得剪切面上的名义切应力为:,剪切强度条件,,剪切面为圆形时,其剪切面积为:,对于平键 ,其剪切面积为:,第七章 第三节 连接件的强度计算,t构件许用剪切应力,例 图示装置常用来确
2、定胶接处的抗剪强度,如已知破坏时的荷载为10kN,试求胶接处的极限剪(切)应力。,解:,第七章 第三节 连接件的强度计算,例 如图螺钉,已知:=0.6,求其d:h的合理比,解:,当s,t分别达到t,s时, 材料的利用最合理,第七章 第三节 连接件的强度计算,挤压:联接和被联接件接触面相互压紧的现象。,有效挤压面:挤压面面积在垂直于总挤压力作用线平面上的投影。,挤压时,以P 表示挤压面上传递的力,Abs 表示挤压面积,则挤压应力为,-材料的许用挤压应力,,式中:,一般,第七章 第三节 连接件的强度计算,二、挤压实用计算,挤压计算对联接件与被联接件都需进行,第七章 第三节 连接件的强度计算,挤压强
3、度条件:,挤压许用应力:由模拟实验测定,挤压面为平面,计算挤压面就是该面,挤压面为弧面,取受力面对半径的投影面,挤压应力,第七章 第三节 连接件的强度计算,对圆截面:如右图所示。,对于平键:,第七章 第三节 连接件的强度计算,校核键的剪切强度:,校核键的挤压强度:,例 图示轴与齿轮的平键联接。已知轴直径d=70mm,键的尺寸为bhl=2012100mm,传递的力偶矩Me=2kNm,键的许用切应力t=60MPa,sbs=100MPa。试校核键的强度。,强度满足要求,第七章 第三节 连接件的强度计算,例 电瓶车挂钩由插销联接,如图示。插销材料为20钢,=30MPa,bs100MPa,直径d=20m
4、m。挂钩及被联接的板件的厚度分别为t=8mm和1.5t=12mm。牵引力F=15kN。试校核插销的强度。,第七章 第三节 连接件的强度计算,失效:由于材料的力学行为而使构件丧失正常功能的现象。断裂和出现塑性变形统称为失效。,拉压构件材料的失效判据:,第七章 第三节 连接件的强度计算, 失效、安全因素和强度计算,I. 材料的拉、压许用应力,塑性材料:,脆性材料:许用拉应力,其中,ns对应于屈服极限的安全因数,其中,nb对应于拉、压强度的安全因数,第七章 第三节 连接件的强度计算,许用压应力,II. 拉(压)杆的强度条件,其中:smax拉(压)杆的最大工作应力; s材料拉伸(压缩)时的许用应力。,
5、第七章 第三节 连接件的强度计算,III. 关于安全因数的考虑,(1)理论与实际差别:考虑极限应力(ss,s0.2,sb,sbc) 、横截面尺寸、荷载等的变异,以及计算简图与实际结构的差异。,(2)足够的安全储备:使用寿命内可能遇到意外事故或其它不利情况,也计及构件的重要性及破坏的后果。,安全系数的取值:安全系数是由多种因素决定的。可从有关规范或设计手册中查到。在一般静载下,对于塑性材料通常取为1.52.2;对于脆性材料通常取为3.0 5.0,甚至更大。,第七章 第三节 连接件的强度计算,. 强度计算的三种类型,(3) 许可荷载的确定:FN,maxAs,(2) 截面选择:,(1) 强度校核:,
6、第七章 第三节 连接件的强度计算,1概念 等截面直杆受轴向拉伸或压缩时,横截面上的应力是均匀分布的。由于实际需要,有些零件必须有切口、切槽、油孔、螺纹、轴肩等,以致在这些部位上截面尺寸发生突然变化。实验结果和理论分析表明,在零件尺寸突然改变处的横截面上,应力并不是均匀分布的。 2应力集中由于杆件外形突然变化,而引起局部应力急剧增大的现象,称为应力集中。,7-4 应力集中的概念,第七章 第四节 应力集中,第七章 第四节 应力集中,由于杆件横截面骤然变化而引起的应力局部骤然增大。,第七章 第四节 应力集中,理论应力集中因数:,它反映了应力集中的程度,为大于1的因数。 具有小孔的均匀受拉平板, K3
7、。,第七章 第四节 应力集中,试验结果表明:截面尺寸改变得越急剧、角越尖,孔越小,应力集中的程度就越严重。因此,零件应尽量避免带尖角的孔和槽,对阶梯轴的过渡圆弧,半径应尽量大一些。,应力集中对强度的影响,塑性材料制成的杆件受静荷载情况下:,荷载增大进入弹塑性,极限荷载,第七章 第四节 应力集中,均匀的脆性材料或塑性差的材料(如高强度钢)制成的杆件即使受静荷载时也要考虑应力集中的影响。,非均匀的脆性材料,如铸铁,其本身就因存在气孔等引起应力集中的内部因素,故可不考虑外部因素引起的应力集中。,塑性材料制成的杆件受静荷载时,通常可不考虑应力集中的影响。,第七章 第四节 应力集中,第七章 第五节 材料
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