剪切计算及常用材料强度.doc

1、2.剪切强度计算(1) 剪切强度条件剪切强度条件就是使构件的实际剪应力不超过材料的许用剪应力。sFA(5-6)这里为许用剪应力，单价为 Pa 或 MPa。由于剪应力并非均匀分布，式(5-2)、(5-6) 算出的只是剪切面上的平均剪应力，所以在使用实验的方式建立强度条件时，应使试件受力尽可能地接近实际联接件的情况，以确定试样失效时的极限载荷 0，再除以安全系数 n，得许用剪应力 。0n(5-7)各种材料的剪切许用应力应尽量从相关规范中查取。一般来说，材料的剪切许用应力与材料的许用拉应力 之间，存在如下关系：对塑性材料： 0.68:对脆性材料： 1(2) 剪切实用计算剪切计算相应地也可分为强度校核

2、、截面设计、确定许可载荷等三类问题，这里就不展开论述了。但在剪切计算中要正确判断剪切面积，在铆钉联接中还要正确判断单剪切和双剪切。下面通过几个简单的例题来说明。例 5-1 图 5-12(a)所示电瓶车挂钩中的销钉材料为 20 号钢，30MPa，直径 d=20mm。挂钩及被连接板件的厚度分别为 t8mm 和 t112mm。牵引力 F=15kN。试校核销钉的剪切强度。图 5-12 电瓶车挂钩及其销钉受力分析示意图解：销钉受力如图 5-12(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，是一个双剪切问题。由平衡方程容易求出： 2sF销钉横截

3、面上的剪应力为： 32150.9MPa1.21.20.025DT1DT2DT3已退火的 180 230 26 电工硅钢D11、D12D21、D31D32、D370D310340S4148已退火的190 230 26 Q195 260320 315390 2833 195Q215 270340 335410 2631 215Q235 310380 375460 2126 235Q255 340420 410510 1924 255普通碳素钢Q275未经退火的400500 490610 1520 27508F 220310 280390 32 180 10F 260360 330450 32 20

4、0 19000015F 220340 280420 30 190 08 260340 300440 29 210 19800010 250370 320460 28 碳素工具钢15已退火的270380 340480 26 280 20200020 280400 360510 35 250 2100025 320440 400550 34 280 20200030 360480 450600 22 300 20100035 400520 500650 20 320 20100040 420540 520670 18 340 21350045440560 550700 16 360 2040005

5、0 已正火的 440580 550730 14 380 22000055 550 670 43 390 60 550 700 12 410 20800065 600 730 10 420 70 600 760 9 430 210000T7T12T7AT12A已退火的 600 750 10 碳素工具钢T8A 冷作硬化的 600950 7501200 10Mn 320460 400580 22 230 211000优质碳素钢65Mn已退火的600 750 12 400 2100025CrMnSiA25CrMnSi400560 500700 18 950 合金结构钢30CrMnSiA30CrMnSi

6、已低温退火的4406000 550750 161450850已低温退火的 720 900 10 1200 200000 优质弹簧钢60Si2Mn60Si2MnA65SiWA冷作硬化的 640960 8001200 10 140016001Cr13 320380 400470 21 420 2100002Cr13 320400 400500 20 450 2100003Cr13 400480 500600 18 480 2100004Cr13已退火的400480 500600 15 500 210000经过热处理的 460520 580640 35 200 2000001Cr18Ni192Cr1

7、8Ni19 已碾压冷作硬化的 800880 10001100 38 220 200000不锈钢1Cr18Ni9Ti 热处理退软的 430550 540700 40 200 200000（ 2） 钢 在 加 热 时 的 抗 剪 强 度 （ 表 850）表 850 钢 在 加 热 状 态 的 抗 剪 强 度 （ 单 位 ： MPa）(3) 普 通 碳 素 钢 冷 弯 实 验 指 标 （ 8-51）表 851 普 通 碳 素 钢 冷 弯 试 验 指 标 （ GB7001988）冷弯试验 B=2a180钢材厚度或直径/mm备注60 60100 100200 牌号 试样方 向弯心直径 d 纵 0Q195

8、 横0.5a Q215 纵 0.5a 1.5a 2a各牌号 A 级钢的冷弯试验，在需方有要求时才进行横 a 2a 2.5a纵 a 2a 2.5aQ235 横1.5a 2.5a 3aQ255 2a 3a 3.5aQ275 3a 4a 4.5a冷弯试验合格时，抗拉强度上限可以不作交货条件注 ： B试 样 宽 度二 、 有 色 金 属 有 色 金 属 的 力 学 性 能 （ 表 852）表 852 有 色 金 属 的 力 学 性 能材料名称 牌 号 材料状态 抗剪强度/MPa抗拉强度/MPa伸长率/(%)屈服点/MPa弹性模量 E/MPa已退火 80 75110 25 5080铝 1070A,105

9、0A 1200 冷作硬化 100 120150 4 120240 72000已退火 70100 110145 19 50铝锰合金 3A21半冷作硬化 100140 155200 13 13071000已退火 130160 180230 100铝镁合金铝镁铜合金 SA02 半冷作硬化 160200 230280 210 70000已退火 170 250 高强度铝镁铜合金 7A04 淬硬并经人工时效 350 500460 70000已退火 120140 170190 35 98 43600已退火 170190 220230 1224 140镁锰合金 MB1MB8冷作硬化 190200 240250

10、 810 16040000已退火 105150 150215 12 淬硬并经自然时效 280310 400440 15 368硬铝 2Al12淬硬后冷作硬化 280320 400460 10 34072000软 160 200 30 70 108000纯铜 T1、T2、T3硬 240 300 3 380 130000软 260 300 35 380 100000半硬 300 380 20 200 黄铜 H62硬 420 420 10 480 软 240 300 40 100半硬 280 350 25 110000黄铜 H68硬 400 400 15 250 115000软 300 350 25

11、 142 93000铅黄铜 HPb59-1硬 400 450 5 420 105000软 340 390 25 170半硬 400 450 15锰黄铜 HMn58-2硬 520 600 5100000软 260 300 38 140硬 480 550 35 100000锡磷青铜锡锌青铜QSn4-4-2.5QSn4-3特硬 500 650 12 546 124000退火 520 600 10 186 铝青铜 QAl17不退火 560 650 5 250 115000130000软 360 450 18 300 92000铝锰青铜 QAl9-2硬 480 600 5 500 软 280300 35

12、0380 4045 239 120000硬 480520 600650 35 540 硅锰青铜 QBi3-1特硬 560600 700750 12 软 240480 300600 30 250350 117000铍青铜 QBe2硬 520 660 2 1280 132000141000软 240 300 25白铜 B19硬 360 450 3 软 280 350 35 207 硬 400 550 486 126000140000锌白铜 BZn15-20特硬 520 6501 软 350 400 35 70 镍 Ni-3Ni-5硬 470 550 2 210 210000230000软 300

13、350 35硬 480 550 1德银 BZn15-20特硬 560 650 1 锌 Zn-3Zn-6 120200 140230 40 75 80000130000铅 Pb-3Pb-6 2030 2540 4050 510 1500017000锡 Sn1Sn4 3040 4050 12 4150055000TA2 360480 450600 2530TA3 440600 550750 2025 钛合金TA5退火640680 800850 15 800900 104000MB1 120140 170190 35 120 40000MB8冷态150180 230240 1415 220 4100

14、0MB1 3050 3050 5052 40000镁合金MB8预热300 5070 5070 5862 41000银 180 50 30 81000可伐合金 Ni29Co18 400500 500600 软 400600 康铜 BMn40-1.5硬 650 已退火 720 0 700 312000钨 未退火 1491 14 800 380000已退火 2030 1400 2025 385 280000钼 未退火 3234 1600 25 595 300000三 、 非 金 属 （ 1） 非 金 属 材 料 的 极 限 抗 剪 强 度 （ 表 853）表 853 非 金 属 材 料 的 极 限

15、抗 剪 强 度 （ 单 位 ： MPa）极限抗剪强度 材 料 名 称管状凸模裁切 普通凸模冲裁纸胶板布胶板玻璃布胶板金属箔的玻璃布胶板金属箔的纸胶板环氧酚醛玻璃布板工业橡胶板石棉橡胶人造橡胶，硬橡胶层压纸板层压布板绝缘纸板厚纸板软钢纸板有机玻璃聚氯乙烯氯乙烯赛璐咯皮革工业用皮革工业用毛毡桦木胶合板漆布、绝缘漆布云母人造云母硬钢纸板10013090100120140130150110130180210164040701001309010040703040204070806080304040606845103060508012015030501402001201801601851602201402002102402080140200120180601004080203090100100130508010030504555601001401804045