材料力學(xué)1第五版劉鴻文主編高等教育出版社課件

材料力學(xué)材料力學(xué)一、基本概念和實(shí)例

(Basicconceptsandexamples)1、工程實(shí)例(Engineeringexamples)

(1)螺栓連接(Boltedconnections)(2)鉚釘連接(Rivetedconnections)FF螺栓(bolt)FF鉚釘(rivet)FF鉚釘(rivet)第三章剪切與擠壓

一、基本概念和實(shí)例(Basicconceptsandm軸(shaft)鍵(key)齒輪(gear)(3)鍵塊聯(lián)接(Keyedconnection)(4)銷軸聯(lián)接(Pinnedconnection)FFABtdt1t1m軸(shaft)鍵(key)齒輪(gear)(3)鍵塊聯(lián)nn（合力）（合力）FF2、受力特點(diǎn)(Characterofexternalforce)以鉚釘為例

構(gòu)件受兩組大小相等、方向相反、作用線相互很近的平行力系作用.3、變形特點(diǎn)(Characterofdeformation)

構(gòu)件沿兩組平行力系的交界面發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng).nn（合力）（合力）FF2、受力特點(diǎn)(Charactero4、連接處破壞三種形式:(Threetypesoffailureinconnections)(1)剪切破壞沿鉚釘?shù)募羟忻婕魯?，如沿n–n面剪斷

.

(2)擠壓破壞鉚釘與鋼板在相互接觸面上因擠壓而使?jié)哼B接松動(dòng)，發(fā)生破壞.

(3)拉伸破壞鋼板在受鉚釘孔削弱的截面處，應(yīng)力增大，易在連接處拉斷.FnnFS剪切面(shearingplane)nn（合力）（合力）FF4、連接處破壞三種形式:鋼板在受鉚釘孔削弱的截面處，應(yīng)力增大mmF剪切面FQ二、剪切的應(yīng)力分析（Analysisofshearingstress)1、內(nèi)力計(jì)算(Calculationofinternalforce)

FQ-

剪力(shearingforce)

FFmm2、切應(yīng)力（Shearingstress）式中，F(xiàn)Q-

剪力(shearingforce)

A-剪切面的面積

(areainshear)mmF剪切面FQ二、剪切的應(yīng)力分析（Analysis3、強(qiáng)度條件（Strengthcondition)[]為材料的許用切應(yīng)力(Allowableshearingstressofamaterial)(factorofsafety)mmF剪切面FFmmn-安全系數(shù)-剪切極限應(yīng)力(ultimateshearingstress)3、強(qiáng)度條件（Strengthcondition)[]

螺栓與鋼板相互接觸的側(cè)面上，發(fā)生的彼此間的局部承壓現(xiàn)象，

稱為擠壓(bearing).三、擠壓的應(yīng)力分析(Analysisofbearingstress)FFFF

在接觸面上的壓力，稱為擠壓力(bearingforce)，并記為

F.擠壓面剪切面1、擠壓力(Bearingforce)

F=FQ螺栓與鋼板相互接觸三、擠壓的應(yīng)力分析FFFF（1）螺栓壓扁（2）鋼板在孔緣壓成橢圓2、擠壓破壞的兩種形式

(Twotypesofbearingfailure)FF3、擠壓應(yīng)力（Bearingstress)FbS

-擠壓力(bearingforce)AbS-擠壓面的面積（areainbearing)4、強(qiáng)度條件(Strengthcondition)[bS]-許用擠壓應(yīng)力(allowablebearingstress).（1）螺栓壓扁（2）鋼板在孔緣壓成橢圓2、擠壓破壞的兩種形式擠壓現(xiàn)象的實(shí)際受力如圖所示.當(dāng)接觸面為圓柱面時(shí),擠壓面積AbS為實(shí)際接觸面在直徑平面上的投影面積

dh實(shí)際接觸面直徑投影面擠壓面的面積計(jì)算當(dāng)接觸面為平面時(shí),AbS

為實(shí)際接觸面面積.擠壓現(xiàn)象的實(shí)際受力如圖所示.當(dāng)接觸面為圓柱面時(shí),擠壓面積四、強(qiáng)度條件的應(yīng)用(Applicationofstrengthconditions)(Checktheintensity)1、校核強(qiáng)度(Determinetheallowabledimension)2、設(shè)計(jì)截面(Determinetheallowableload)3、求許可載荷4、破壞條件(failure

condition)四、強(qiáng)度條件的應(yīng)用(Applicationofstren解：(1)鍵的受力分析如圖

例題12

齒輪與軸由平鍵連接,已知軸的直徑d=70mm，

鍵的尺寸為b×h×L=20×12×100mm，傳遞的扭轉(zhuǎn)力偶矩Me=2kN.m，鍵的許用切應(yīng)力為[]=60MPa，許用擠壓應(yīng)力為[bs]=100MPa.試校核鍵的強(qiáng)度.bhlMedFMeh解：(1)鍵的受力分析如圖例題12齒輪與軸綜上，鍵滿足強(qiáng)度要求.(2)校核剪切強(qiáng)度(3)校核擠壓強(qiáng)度MedFbhlA綜上，鍵滿足強(qiáng)度要求.(2)校核剪切強(qiáng)度(3)校核擠壓強(qiáng)度M

例題13一銷釘連接如圖所示，已知外力

F=18kN,被連接的構(gòu)件A

和B

的厚度分別為t=8mm和t1=5mm,銷釘直徑d=15mm,銷釘材料的許用切應(yīng)力為

[]=60MPa,許用擠壓應(yīng)力為[bS]=200MPa.試校核銷釘?shù)膹?qiáng)度.t1FFAtt1Bd例題13一銷釘連接如圖所示，t1FFAtt1Bdt1FFAtt1Bd解:(1)銷釘受力如圖b所示dF剪切面擠壓面t1FFAtt1Bd解:(1)銷釘受力如圖b所示dF剪切面dF擠壓面FFSFS(2)校核剪切強(qiáng)度由截面法得兩個(gè)面上的剪力剪切面積為(3)擠壓強(qiáng)度校核這兩部分的擠壓力相等，故應(yīng)取長(zhǎng)度為t的中間段進(jìn)行擠壓強(qiáng)度校核.故銷釘是安全的.剪切面dF擠壓面FFSFS(2)校核剪切強(qiáng)度由截面法得兩個(gè)面上的剪DdhF(1)銷釘?shù)募羟忻婷娣eA(2)銷釘?shù)臄D壓面面積AbS思考題DdhF(1)銷釘?shù)募羟忻婷娣eA(2)銷釘?shù)臄D壓面面積A擠壓面DdhF擠壓面剪切面hd擠壓面DdhF擠壓面剪切面hd

例14沖床的最大沖壓力F=400kN，沖頭材料的許用壓應(yīng)力[]=440MPa，鋼板的剪切強(qiáng)度極限u=360MPa，試求沖頭能沖剪的最小孔徑d和最大的鋼板厚度

.沖頭d鋼板沖模F例14沖床的最大沖壓力F=400kN，沖頭材料F解(1)沖頭為軸向壓縮變形d=34mm沖頭d鋼板沖模F剪切面FF解(1)沖頭為軸向壓縮變形d=34mm沖頭d鋼板沖模FF解(2)由鋼板的剪切破壞條件δ=10.4mm沖頭d鋼板沖模F剪切面FF解(2)由鋼板的剪切破壞條件δ=10.4mm沖頭d鋼板

例題15一鉚釘接頭用四個(gè)鉚釘連接兩塊鋼板.鋼板與鉚釘材料相同.鉚釘直徑d=16mm，鋼板的尺寸為b=100mm，t=10mm，F(xiàn)=90kN，鉚釘?shù)脑S用應(yīng)力是[]=120MPa，[bS]=120MPa，鋼板的許用拉應(yīng)力[]=160MPa.試校核鉚釘接頭的強(qiáng)度.FFttFFb例題15一鉚釘接頭用四個(gè)鉚釘連接兩塊鋼板.鋼(1)校核鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度每個(gè)鉚釘受力為F/4每個(gè)鉚釘受剪面上的剪力為FFbF/4F/4剪切面(1)校核鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度每個(gè)鉚釘受力為F/4每個(gè)鉚釘(2)校核鉚釘?shù)臄D壓強(qiáng)度每個(gè)鉚釘受擠壓力為F/4F/4F/4剪切面擠壓面(3)校核鋼板的拉伸強(qiáng)度FF/4F/4F/4F/4+F3F/4F/4(2)校核鉚釘?shù)臄D壓強(qiáng)度每個(gè)鉚釘受擠壓力為F/4F/4F整個(gè)接頭是安全的FF/4F/4F/4F/41122整個(gè)接頭是安全的FF/4F/4F/4F/41122謝謝謝謝材料力學(xué)材料力學(xué)一、基本概念和實(shí)例

(Basicconceptsandexamples)1、工程實(shí)例(Engineeringexamples)

(1)螺栓連接(Boltedconnections)(2)鉚釘連接(Rivetedconnections)FF螺栓(bolt)FF鉚釘(rivet)FF鉚釘(rivet)第三章剪切與擠壓

一、基本概念和實(shí)例(Basicconceptsandm軸(shaft)鍵(key)齒輪(gear)(3)鍵塊聯(lián)接(Keyedconnection)(4)銷軸聯(lián)接(Pinnedconnection)FFABtdt1t1m軸(shaft)鍵(key)齒輪(gear)(3)鍵塊聯(lián)nn（合力）（合力）FF2、受力特點(diǎn)(Characterofexternalforce)以鉚釘為例

構(gòu)件受兩組大小相等、方向相反、作用線相互很近的平行力系作用.3、變形特點(diǎn)(Characterofdeformation)

構(gòu)件沿兩組平行力系的交界面發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng).nn（合力）（合力）FF2、受力特點(diǎn)(Charactero4、連接處破壞三種形式:(Threetypesoffailureinconnections)(1)剪切破壞沿鉚釘?shù)募羟忻婕魯?，如沿n–n面剪斷

.

(2)擠壓破壞鉚釘與鋼板在相互接觸面上因擠壓而使?jié)哼B接松動(dòng)，發(fā)生破壞.

(3)拉伸破壞鋼板在受鉚釘孔削弱的截面處，應(yīng)力增大，易在連接處拉斷.FnnFS剪切面(shearingplane)nn（合力）（合力）FF4、連接處破壞三種形式:鋼板在受鉚釘孔削弱的截面處，應(yīng)力增大mmF剪切面FQ二、剪切的應(yīng)力分析（Analysisofshearingstress)1、內(nèi)力計(jì)算(Calculationofinternalforce)

FQ-

剪力(shearingforce)

FFmm2、切應(yīng)力（Shearingstress）式中，F(xiàn)Q-

剪力(shearingforce)

A-剪切面的面積

(areainshear)mmF剪切面FQ二、剪切的應(yīng)力分析（Analysis3、強(qiáng)度條件（Strengthcondition)[]為材料的許用切應(yīng)力(Allowableshearingstressofamaterial)(factorofsafety)mmF剪切面FFmmn-安全系數(shù)-剪切極限應(yīng)力(ultimateshearingstress)3、強(qiáng)度條件（Strengthcondition)[]

螺栓與鋼板相互接觸的側(cè)面上，發(fā)生的彼此間的局部承壓現(xiàn)象，

稱為擠壓(bearing).三、擠壓的應(yīng)力分析(Analysisofbearingstress)FFFF

在接觸面上的壓力，稱為擠壓力(bearingforce)，并記為

F.擠壓面剪切面1、擠壓力(Bearingforce)

F=FQ螺栓與鋼板相互接觸三、擠壓的應(yīng)力分析FFFF（1）螺栓壓扁（2）鋼板在孔緣壓成橢圓2、擠壓破壞的兩種形式

(Twotypesofbearingfailure)FF3、擠壓應(yīng)力（Bearingstress)FbS

-擠壓力(bearingforce)AbS-擠壓面的面積（areainbearing)4、強(qiáng)度條件(Strengthcondition)[bS]-許用擠壓應(yīng)力(allowablebearingstress).（1）螺栓壓扁（2）鋼板在孔緣壓成橢圓2、擠壓破壞的兩種形式擠壓現(xiàn)象的實(shí)際受力如圖所示.當(dāng)接觸面為圓柱面時(shí),擠壓面積AbS為實(shí)際接觸面在直徑平面上的投影面積

dh實(shí)際接觸面直徑投影面擠壓面的面積計(jì)算當(dāng)接觸面為平面時(shí),AbS

為實(shí)際接觸面面積.擠壓現(xiàn)象的實(shí)際受力如圖所示.當(dāng)接觸面為圓柱面時(shí),擠壓面積四、強(qiáng)度條件的應(yīng)用(Applicationofstrengthconditions)(Checktheintensity)1、校核強(qiáng)度(Determinetheallowabledimension)2、設(shè)計(jì)截面(Determinetheallowableload)3、求許可載荷4、破壞條件(failure

condition)四、強(qiáng)度條件的應(yīng)用(Applicationofstren解：(1)鍵的受力分析如圖

例題12

齒輪與軸由平鍵連接,已知軸的直徑d=70mm，

鍵的尺寸為b×h×L=20×12×100mm，傳遞的扭轉(zhuǎn)力偶矩Me=2kN.m，鍵的許用切應(yīng)力為[]=60MPa，許用擠壓應(yīng)力為[bs]=100MPa.試校核鍵的強(qiáng)度.bhlMedFMeh解：(1)鍵的受力分析如圖例題12齒輪與軸綜上，鍵滿足強(qiáng)度要求.(2)校核剪切強(qiáng)度(3)校核擠壓強(qiáng)度MedFbhlA綜上，鍵滿足強(qiáng)度要求.(2)校核剪切強(qiáng)度(3)校核擠壓強(qiáng)度M

例題13一銷釘連接如圖所示，已知外力

F=18kN,被連接的構(gòu)件A

和B

的厚度分別為t=8mm和t1=5mm,銷釘直徑d=15mm,銷釘材料的許用切應(yīng)力為

[]=60MPa,許用擠壓應(yīng)力為[bS]=200MPa.試校核銷釘?shù)膹?qiáng)度.t1FFAtt1Bd例題13一銷釘連接如圖所示，t1FFAtt1Bdt1FFAtt1Bd解:(1)銷釘受力如圖b所示dF剪切面擠壓面t1FFAtt1Bd解:(1)銷釘受力如圖b所示dF剪切面dF擠壓面FFSFS(2)校核剪切強(qiáng)度由截面法得兩個(gè)面上的剪力剪切面積為(3)擠壓強(qiáng)度校核這兩部分的擠壓力相等，故應(yīng)取長(zhǎng)度為t的中間段進(jìn)行擠壓強(qiáng)度校核.故銷釘是安全的.剪切面dF擠壓面FFSFS(2)校核剪切強(qiáng)度由截面法得兩個(gè)面上的剪DdhF(1)銷釘?shù)募羟忻婷娣eA(2)銷釘?shù)臄D壓面面積AbS思考題DdhF(1)銷釘?shù)募羟忻婷娣eA(2)銷釘?shù)臄D壓面面積A擠壓面DdhF擠壓面剪切面hd擠壓面DdhF擠壓面剪切面hd

例14沖床的最大沖壓力F=400kN，沖頭材料的許用壓應(yīng)力[]=440MPa，