剪切計算及常用材料強度

剪切計算及常用材料強度Revisedasof23November20232.剪切強度計算剪切強度條件剪切強度條件就是使構(gòu)件的實際剪應(yīng)力不超過材料的許用剪應(yīng)力。F FPaMPa。

A (5-6)由于剪應(yīng)力并非均勻分布，式(5-2)、(5-6)算出的只是剪切面上的平均剪應(yīng)力，所以在使用試驗τ0n，得許用剪應(yīng)力[τ]。[]0n (5-7)各種材料的剪切許用應(yīng)力應(yīng)盡量從相關(guān)標準中查取。一般來說，材料的剪切許用應(yīng)力[τ]與材料的許用拉應(yīng)力[σ]之間，存在如下關(guān)系：對塑性材料：對脆性材料：剪切有用計算

0.8[]1.0[]剪切計算相應(yīng)地也可分為強度校核、截面設(shè)計、確定許可載荷等三類問題，這里就不開放論述幾個簡潔的例題來說明。5-15-12(a)20號鋼，[τ]＝30MPad=20mm。掛鉤及t＝8mmt1＝12mmF=15kN。試校核銷釘?shù)募羟袕姸取?-12電瓶車掛鉤及其銷釘受力分析示意圖解：5-12(b)所示。依據(jù)受力狀況，銷釘中段相對于上、下兩段沿m-m和n-n兩個面對左錯動。所以有兩個剪切面，是一個雙剪切問題。由平衡方程簡潔求出：FFs 2銷釘橫截面上的剪應(yīng)力為：sFsA故銷釘滿足剪切強度要求。

15103 2 (20103)24

23.9MPa<[]例5-25-13所示沖床，F(xiàn)max=400KN，沖頭[σ]=400MPaτb=360MPa。試設(shè)計沖頭的最小直徑及鋼板最大厚度。5-13沖床沖剪鋼板及沖剪局部受力示意圖解：(1)按沖頭壓縮強度計算dF= A所以

F 24

[]4F 4400103d max 0.034m3.4cm[] 400106tdt的柱外表。FF s maxFFA dt b所以F 400103dtaxdb

0.0104m1.04cm3.4102360106例5-35-14F作用，[τ]=dh的合理比值。5-14螺釘受軸向拉力示意圖解：螺桿承受的拉應(yīng)力小于等于許用應(yīng)力值：NF 4FN

]A d2螺帽承受的剪應(yīng)力小于等于許用剪應(yīng)力值：F s FF

A dhσ、τ同時分別到達[σ]、[τ]時．材料的利用最合理，既F 4F0.6dh d2所以可得

d:h2.4------=extPart_01C9B6CD.其次節(jié)沖壓常用材料的化學(xué)成分和力學(xué)性能一、黑色金屬深拉深用冷軋鋼板發(fā)化學(xué)成分和力學(xué)性能深拉深鋼板的化學(xué)成分 深拉深用冷軋鋼板主要有08Al、08F、08、及10、15、20鋼。其化學(xué)成分如表8—44所示。8—44深拉深冷軋薄鋼板的化學(xué)成分〔GB/T5213—1985GB/T710—1991〕CSiMnPSNiCrCuAl08Al≤≤～≤≤≤≤≤～08F～≤～≤≤≤≤≤—08～～～≤≤≤≤≤—10～～～≤≤≤≤≤—15～～～≤≤≤≤≤—20～～～≤≤≤≤≤—鋼板化學(xué)成分〔質(zhì)量分數(shù)%〕〔2〕影響鋼板沖壓性能的主要因素 鋼板化學(xué)成分〔質(zhì)量分數(shù)%〕在上述鋼號中用量最大的是08鋼，并有沸騰鋼與冷靜鋼之分，沸騰鋼 08F價廉，外表質(zhì)量好，但偏析比較嚴峻，且有“應(yīng)變時效”傾向，對于沖壓性能要求高，外觀要求嚴格的零件不適合。08Al冷靜鋼板價格較高，但性能均勻，“應(yīng)變時效”傾向小，適用于汽車、拖拉機掩蓋件的拉深 。1〕08鋼中主要元素對沖壓性能的影響〔表 8—45〕8—45主要元素對08鋼沖壓性能的影響稱CFeCFeC現(xiàn)于晶界時，對沖壓性能的不利影響更大SiMnPS硅溶于鐵素體中，強化鐵素體的作用很大，增加強度，降低塑性，含硅量越低越好，深沖壓鋼板不能用硅脫氧錳的直接影響不大，錳和硫形成MnS夾雜物，其數(shù)量和形態(tài)對沖壓性能有影響磷顯著地增加強度和脆性，并有偏析傾向，易于形成帶狀組織，這些都對沖壓性能不利性能不利是冷靜鋼的最終脫氧劑，可與氮形成氮化鋁，顯著降低鋼板的“應(yīng)變時效”傾向，簡潔得到“餅形”鐵素體Al晶粒，改善沖壓性能。鋼中鋁的最正確含量為其質(zhì)量分數(shù)=〔～〕%深拉深冷軋薄板鐵素體晶粒度的標準〔表 8—46〕8—46深拉深冷軋薄鋼板鐵素體晶粒級別鋼板狀態(tài)鋼板狀態(tài)ZFHFFZ08Al05F，8F，10F08b，15F，20F，08，10，15，20S05F，08F，10F，15F，20F，08b，08，10，15，20冷 6，7，8或“餅形”軋“餅形”6，7，86，7，8，95，6，7，8，9鋁冷靜鋼按其拉深質(zhì)量分為三級：ZF—拉深最簡潔零件；HF—拉深很簡潔零件；F—拉深簡潔零件其他深沖薄鋼板〔包括熱軋板〕按沖壓性能分級為： Z—最伸拉深件；SP—一般拉深件深拉深冷軋薄鋼板的力學(xué)性能〔表8—47〕8—47深拉深冷軋薄鋼板的力學(xué)性能〔GB/T5213—1985GB/T710—1991〕鋼號鋼號級別厚度/mm/MPa/MPa/〔%〕ZF全部260～33020044HF全部260～3402104208AlF>260～35022039—?260～35022042—<260～35024042—Z280～370—34—08FS≤4280～390—32—P280～390—30—Z280～400—32—08S≤4280～420—30—P280～420—28—Z300～420—30—10S≤4300～440—29—P300～440—28—Z340～460—27—15S≤4360～480—26—P360～480—25—Z360～500—26—20S≤4360～510—25—P360～510—24—深拉深冷軋薄鋼板的杯突試驗沖壓深度〔表 8—48〕8—48深拉深冷軋薄鋼板的杯突試驗沖壓深度〔GB/T5213—1985GB/T710—1991〕鋼板鋼板厚度ZF08A1HF鋼號及級別08、08F10、15、20FZSPZSEr值〔杯突試驗深度〕不小于—————————————————————————常用材料的力學(xué)性能黑色金屬材料的力學(xué)性能〔表8—49〕8—49黑色金屬材料的力學(xué)性能材料名稱材料牌號材料狀態(tài)抗剪強度抗拉強度 伸長率 屈服點彈性模量/MPa/MPa/MPa/MPa電工用工業(yè)純鐵DT3D11、D12DT3D11、D12?D21、D31?電工硅鋼D32、D370D310~340已退火的?19023026S41~48Q195260~320315~39028~33195Q215270~340335~41026~31215一般碳素鋼Q235未經(jīng)退火的310~380375~46021~26235Q255340~420410~51019~24255Q275400~500490~61015~2027508F220~310280~3903218010F260~360330~4503220019000015F220~340280~42030190碳素工具鋼08已退火的260~340300~4402921019800010250~370320~46028—15270~380340~4802628020232320280~400360~510352502100025320~440400~5503428020232330360~480450~6002230020230035400~520500~6502032020230040420~540520~6701834021350045440~560550~7001636020400050440~580550~73014380220230

DT1DT2

已退火的

180? 230

26?55

670

43 390 —60已正火的550700124102080006560073010420—706007609430210000?

T7~T12T7A~T12AT8A10Mn65Mn25CrMnSiA25CrMnSi

已退火的已退火的60075060075010——600~950750~1200———320~460400~580222302110006007501240021000400~560500~70018950—30CrMnSiA440~6000550~750161450—30CrMnSi850?60Si2Mn已低溫退火的7209001012002023003Cr13400~480500~60018480210000不銹鋼4Cr13400~480500~600155002100001Cr18Ni19經(jīng)過熱處理的460~520580~640352002023002Cr18Ni19 已碾壓冷作硬化的800~8801000~1100382202023001Cr18Ni9Ti熱處理退軟的430~550540~70040200202300優(yōu)質(zhì)彈簧鋼60Si2MnA65SiWA冷作硬化的640~960800~120010優(yōu)質(zhì)彈簧鋼60Si2MnA65SiWA冷作硬化的640~960800~12001014001600420450—1Cr132Cr13320~380320~400400~470400~5002120210000210000已退火的表8—50鋼在加熱狀態(tài)的抗剪強度〔單位： MPa〕一般碳素鋼冷彎試驗指標〔 8-51〕表8—51一般碳素鋼冷彎試驗指標 〔GB700—1988〕縱0——橫縱2a橫a2a縱a2a橫2a3a3a3a4a牌號向牌號向B=2a180°鋼材厚度或直徑/mm備注≤60>60～100>100～200dQ195Q215各牌號A級鋼的冷彎試驗，在需方有要求時才進展Q235Q255Q275冷彎試驗合格時，抗拉強度上限可以不作交貨條件二、有色金屬有色金屬的力學(xué)性能〔表8—52〕8—52有色金屬的力學(xué)性能二、有色金屬材料名稱 牌號1070A,1050A

已退火

抗剪強度τ/MPa80

/MPa75～110

伸長率/(%)25

屈服點/MPa50～80

鋁鋁錳合金鋁鎂合金

12003A21SA02

已退火已退火130～160已退火130～160180～230 100半冷作硬化160～200230～280—21070000已退火170250——硬并經(jīng)人工 —350 500 460 70000時效已退火 120～140170～1903～59843600

10070～100100～140

120～150110～145155～200

4 19 5013 130

7202371000銅合金

7A04 淬

MB1

MB8冷作硬化MB8冷作硬化190～200240～2508～1016040000已退火105～150150～21512——

170～190

220～230

12～24

140硬鋁 2Al12純銅

然時效硬化軟硬軟

280～310280～320160240260

400～440 400～460 200 300 3300

36834070380380

72023108000130000100000黃銅 H62 硬軟黃銅 H68 硬軟

300420240280400300

380420300350400350

20 10 40 25 —15 25

——11000011500093000鉛黃銅 錳黃銅 錫磷青銅錫鋅青銅 QSn4-3

硬 400軟 340半硬 400硬 520軟 260

450390450600300

5 25 15—538

105000100000硬480硬4805503～5特硬5006501～2546124000退火52060010186—不退火5606505250115000～130000鋁青銅 QAl17軟36045018軟3604501830092023硬4806005500—軟280～300350～38040～45239120230硬480～520600～6503～5540—特硬560～600700～7501～2——軟240～480300～60030250～350117000硬52066021280132023～141000軟24030025——硬3604503軟28035035207—硬4005501486126000～140000特硬520650—軟3504003570—硅錳青銅 QBi3-1鈹青銅 QBe2白銅 B19鎳Ni-3～Ni-5硬鎳Ni-3～Ni-5硬4705502210210000～230000軟30035035德銀BZn15-20硬4805501——特硬5606501鋅Zn-3～Zn-6—120～200140～230407580000～130000鉛Pb-3～Pb-6—20～3025～4040～505～1015000～17000錫Sn1～Sn4—30～4040～50—1241500～55000TA2 360～480450～60025～30——鈦合金TA3退火440～600550～75020～25TA5640～680800～85015800～900104000MB1 120～140170～1903～512040000冷態(tài)MB8150～180230～24014～1522041000MB1 預(yù)熱30～5030～5050～52—40000MB8 300℃50～7050～7058～62—41000銀 — ——180503081000伐合金 Ni29Co18 — 400～500 500～600 — — —軟—400～600———硬—650———已退火—7200700312023未退火—14911～4800380000已退火20～30140020～25385280000未退火32～3416002～5595300000鎂合金可康銅鎢 —三、非金屬鉬 —三、非金屬非金屬材料的極限抗剪強度〔表8—53〕8—53非金屬材料的極限抗剪強度〔單位：MPa〕材料名稱材料名稱極限抗剪強度τ環(huán)氧酚醛玻璃布板180～210210～240工業(yè)橡膠板1～620～80石棉橡膠40—人造橡膠，硬橡膠40～70—層壓紙板100～130140～200層壓布板90～100120～180絕緣紙板40～7060～100厚紙板30～4040～80軟鋼紙板20～4020～30有機玻璃70～8090～100聚氯乙烯60～80100～130管狀凸模裁切一般凸模沖裁紙膠板布膠板玻璃布膠板金屬箔的紙膠板100～13090～100120～140130～150110～130140～200120～180160～185160～220管狀凸模裁切一般凸模沖裁紙膠板布膠板玻璃