土木工程實(shí)用力學(xué) 剪切與扭轉(zhuǎn)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1土木工程實(shí)用力學(xué)土木工程實(shí)用力學(xué) 剪切與扭轉(zhuǎn)剪切與扭轉(zhuǎn)2一、剪切的工程實(shí)例螺栓連接鉚釘連接銷軸連接71 剪切與擠壓的概念第1頁/共26頁371 剪切與擠壓的概念第2頁/共26頁471 剪切與擠壓的概念平鍵連接榫連接焊接連接第3頁/共26頁5二、剪切的概念nn（合力）（合力）PP以鉚釘為例：受力特點(diǎn)： 構(gòu)件受兩組大小相等、方向相反、作用線相互很近（差一個(gè)幾何平面）的平行力系作用。變形特點(diǎn)： 構(gòu)件沿兩組平行力系的交界面發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)。71 剪切與擠壓的概念第4頁/共26頁6nn（合力）（合力）PP剪切面： 構(gòu)件將發(fā)生相互的錯(cuò)動(dòng)面，如n n 。剪切面上的內(nèi)力： 內(nèi)力 剪力Q ，其作用線與剪切面

2、平行。PnnQ剪切面71 剪切與擠壓的概念第5頁/共26頁771 剪切與擠壓的概念三、擠壓的概念FF擠壓面FF壓潰(塑性變形)擠壓計(jì)算對(duì)聯(lián)接件與被聯(lián)接件都需進(jìn)行擠壓是兩接觸面間相互壓緊而產(chǎn)生的局部受壓現(xiàn)象。 第6頁/共26頁872 剪切與擠壓的實(shí)用計(jì)算一、剪切的實(shí)用計(jì)算實(shí)用計(jì)算方法：根據(jù)構(gòu)件的破壞可能性，采用能反映受力基本特征，并簡(jiǎn)化計(jì)算的假設(shè)，計(jì)算其名義應(yīng)力，然后根據(jù)直接試驗(yàn)的結(jié)果，確定其相應(yīng)的許用應(yīng)力，以進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。適用：構(gòu)件體積不大，真實(shí)應(yīng)力相當(dāng)復(fù)雜情況，如連接件等。實(shí)用計(jì)算假設(shè)：假設(shè)剪應(yīng)力在整個(gè)剪切面上均勻分布，等于剪切面上的平均應(yīng)力。第7頁/共26頁91、剪切面-AQ ： 錯(cuò)動(dòng)面。

3、 剪力-Q： 剪切面上的內(nèi)力。AQ2、名義剪應(yīng)力-：nn（合力）（合力）PPPnnQ剪切面72 剪切與擠壓的實(shí)用計(jì)算第8頁/共26頁1072 剪切與擠壓的實(shí)用計(jì)算1、擠壓力Fbs ：接觸面上的合力。擠壓力：在接觸面上的壓力，記Fbs 。假設(shè)：擠壓應(yīng)力在有效擠壓面上均勻分布。二、擠壓的實(shí)用計(jì)算第9頁/共26頁1172 剪切與擠壓的實(shí)用計(jì)算2.擠壓應(yīng)力bsbsbsAF擠壓力計(jì)算擠壓面擠壓面積dtAjybsA擠壓面為平面，計(jì)算擠壓面就是該面擠壓面為弧面，取受力面對(duì)半徑的投影面第10頁/共26頁1272 剪切與擠壓的實(shí)用計(jì)算cbFAFbsbsbslbFAFs第11頁/共26頁1372 剪切與擠壓的實(shí)用

4、計(jì)算PPMPa952. 0103512407bhPAQ MPa4 . 710125 . 4407cbPAFbsbsbs例1 木榫接頭如圖所示，a = b =12cm，h=35cm，c=4.5cm, P=40KN，試求接頭的剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力。解：受力分析如圖：剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力PFQbs剪切面和剪力為 擠壓面和擠壓力為：PPPPbachQAjyA第12頁/共26頁1472 剪切與擠壓的實(shí)用計(jì)算 例2 一鉚接頭如圖所示，受力P=110kN，已知鋼板厚度為 t=1cm，寬度 b=8.5cm ，；鉚釘?shù)闹睆絛=1.6cm，試計(jì)算鉚釘?shù)募魬?yīng)力和擠壓應(yīng)力。（假定每個(gè)鉚釘受力相等。） bPPttdPP第13頁

5、/共26頁1572 剪切與擠壓的實(shí)用計(jì)算剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力的強(qiáng)度條件MPa8 .136106 . 114. 3110722dPAQMPa9 .171106 . 11411047tdPAPbsbsbsP11 2233P/44PFQbs解：受力分析如圖第14頁/共26頁1673 剪切虎克定律與剪應(yīng)力互等定理一、純剪切 單元體截面上只有切應(yīng)力而無正應(yīng)力作用，這種應(yīng)力狀態(tài)叫做純剪切應(yīng)力狀態(tài)。第15頁/共26頁17二、剪切胡克定律73 剪切虎克定律與剪應(yīng)力互等定理第16頁/共26頁18)1 (2EG 對(duì)各向同性材料可以證明，彈性常數(shù)E、G、存在關(guān)系表明3個(gè)常數(shù)只有2個(gè)是獨(dú)立的G其中，比例常數(shù)G 稱為切變模

6、量。常用單位GPa73 剪切虎克定律與剪應(yīng)力互等定理第17頁/共26頁19三、切應(yīng)力互等定理 73 剪切虎克定律與剪應(yīng)力互等定理第18頁/共26頁2073 剪切虎克定律與剪應(yīng)力互等定理第19頁/共26頁21汽車傳動(dòng)軸74 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的內(nèi)力第20頁/共26頁22汽車方向盤74 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的內(nèi)力第21頁/共26頁23 扭轉(zhuǎn)變形是指桿件受到大小相等,方向相反且作用平面垂直于桿件軸線的力偶作用,使桿件的橫截面繞軸線產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。 受扭轉(zhuǎn)變形桿件通常為軸類零件，其橫截面大都是圓形的。所以本章主要介紹圓軸扭轉(zhuǎn)。一、概述 74 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的內(nèi)力和應(yīng)力第22頁/共26頁24 二、傳動(dòng)軸上的外力偶矩轉(zhuǎn)速：n(轉(zhuǎn)/分

7、)輸入功率：P(kW)T1分鐘輸入功：PPW600001000601分鐘me作功eeenMnMMW2) 12(WW 74 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的內(nèi)力和應(yīng)力第23頁/共26頁25 三、扭矩及扭矩圖 1.橫截面上的內(nèi)力：扭矩(T) 2.扭矩圖：與軸力圖作法完全相同(縱坐標(biāo)改為扭矩大小)。例1 計(jì)算例一中所示軸的扭矩，并作扭矩圖。MAMBMCBCADMD解：已知mN637mN5 .477mN1592DCBAMMMM477.5Nm955Nm637NmT+作扭矩圖如左圖示。74 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的內(nèi)力和應(yīng)力第24頁/共26頁26：點(diǎn)到截面形心的距離：橫截面上的扭矩TITptWTITrpmaxrIWpp1)橫截面上任意點(diǎn)：2)橫截面邊緣