材料力学
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§3-1 剪切的实用计算

讨论剪切的内力和应力时,以剪切面n-n将受剪构件分成两部分,并以其中一部分为研究对象,如图3-1(d)所示,由平衡方程求得

FS=F  (3-1)

实用计算中,假定受剪面上各点处的切应力相等,于是受剪面上的切应力为

式中FS为剪力,A为剪切面面积,τ为名义切应力。

剪切强度条件可表示为

式中[τ]为材料的许用切应力

【例3-1】 图3-4(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 3-4

解:销钉受力如图3-4(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,称为双剪切。由平衡方程容易求出:

销钉横截面上的切应力为

故销钉满足剪切强度要求

【例3-2】 如图3-5所示冲床,Fmax=400kN,冲头[σ]=400MPa,冲剪钢板的极限切应力τb=360MPa,试设计冲头的最小直径及钢板最大厚度。

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

图 3-5

图 3-6

【例3-3】 如图3-6所示螺钉,已知[τ]=0.6[σ],求其d:h的合理比值。

解:螺杆承受的拉应力小于等于许用应力值:

螺帽承受的切应力小于等于许用切应力值

当σ、τ分别达到[σ]、[τ]时,材料的利用最合理,所以