５.１剪切與擠壓的工程實例剪切變形是桿件的基本變形之一。工程上有些連接件如圖５－１所示的聯(lián)軸鍵和圖５－２所示鉚釘接頭中的鉚釘，當(dāng)構(gòu)件工作時，此類連接件的兩側(cè)面上作用大小相等、方向相反、作用線平行且相距很近的一對外力，兩力作用線之間的截面發(fā)生了相對錯動，這種變形稱為剪切變形，產(chǎn)生相對錯動的截面稱為剪切面，如圖５－３（ａ）所示。此時，截面ｃｄ相對于ａｂ發(fā)上相對錯動，即剪切變形。若變形過大，桿件將在兩個外力作用面之間的某一截面ｍ－ｍ處被剪斷，被剪斷的截面稱為剪切面，如圖５－３（ｂ）所示。由上述分析可知，剪切的受力特點(diǎn)是：構(gòu)件受到了一對大小相等，方向相反，作用線平行且相距很近的外力。剪切的變形特點(diǎn)是：在力作用線之間的橫截面產(chǎn)生了相對錯動。返回５.２剪切和擠壓的實用計算５.２.１剪切的實用計算為了對連接件進(jìn)行剪切強(qiáng)度計算，需先求出剪切面上的內(nèi)力?，F(xiàn)以圖５－２（ａ）所示的鉚釘接頭中鉚釘為例進(jìn)行分析。用截面法假想的用鉚釘沿其剪切面ｍ－ｍ截開，取任意一部分為研究對象，如圖５－２（ｂ）所示，由平衡方程求得這個平行于截面的內(nèi)力稱為剪力，用ＦＱ表示。其平行于截面的應(yīng)力稱為切應(yīng)力，用符號ζ表示。下一頁返回５.２剪切和擠壓的實用計算剪力在剪切面上的分布比較復(fù)雜，工程上通常采用實用計算，即假定剪切面上的切應(yīng)力是均勻分布的，于是有為了保證連接安全可靠地工作，要求切應(yīng)力不得超過連接件的許用切應(yīng)力［ζ］，則相應(yīng)的剪切強(qiáng)度準(zhǔn)則為剪切實用計算中的許用切應(yīng)力［ζ］與拉伸時的許用正應(yīng)力［σ］有關(guān)。工程上常用材料的許用切應(yīng)力，可從有關(guān)設(shè)計手冊中查得。上一頁下一頁返回５.２剪切和擠壓的實用計算一般情況下，也可按以下的經(jīng)驗公式確定：塑性材料脆性材料應(yīng)用式（５－２）同樣可以解決連接件剪切強(qiáng)度計算的３類問題：校核強(qiáng)度、設(shè)計截面和確定許可載荷。但在計算中要注意考慮所有的剪切面，以及每個剪切面上的剪力和切應(yīng)力。５.２.２擠壓的實用計算連接件發(fā)生剪切變形的同時，連接件與被連接件的接觸面相互作用而壓緊，這種現(xiàn)象稱為擠壓。擠壓力過大時，在接觸面的局部范圍內(nèi)將發(fā)生塑性變形，或被壓潰。上一頁下一頁返回５.２剪切和擠壓的實用計算這種因擠壓力過大，連接件接觸面的局部范圍內(nèi)發(fā)生塑性變形或壓潰現(xiàn)象，稱為擠壓破壞。擠壓和壓縮是兩個完全不同的概念，擠壓變形發(fā)生在兩構(gòu)件相互接觸的表面，而壓縮則是發(fā)生在一個構(gòu)件上。例如，在鉚釘連接中，鉚釘與鋼板就是相互壓緊。這就可能把鉚釘或鋼板的鉚釘孔壓成局部塑性變形。如圖５－４（ａ）所示就是鉚釘孔被壓成圓孔的情況，當(dāng)然，鉚釘也有可能被壓成扁圓柱，所以應(yīng)該進(jìn)行擠壓強(qiáng)度計算。在擠壓面上，應(yīng)力分布一般也比較復(fù)雜。實用計算中，也是假設(shè)在擠壓面上應(yīng)力均勻分布。以Ｆ表示擠壓面上傳遞的力，表示擠壓面積，于是擠壓應(yīng)力為上一頁下一頁返回５.２剪切和擠壓的實用計算相應(yīng)的強(qiáng)度條件在擠壓強(qiáng)度計算中，要根據(jù)接觸面的具體情況而定。若當(dāng)連接件與被連接件的接觸面為平面，則擠壓面積為有效接觸面面積，如圖５－４（ｃ）所示的聯(lián)軸鍵，擠壓面為Ａｊｙ＝ｈｌ／２。若連接面是圓柱形曲面，如圖５－４（ｄ）、（ｅ）所示鉚釘、銷釘、螺栓等圓柱形連接件，擠壓計算面積按半圓柱側(cè)面的正投影面積計算，即Ａｊｙ＝δｄ。由于擠壓應(yīng)力并不是均勻分布的，而最大擠壓應(yīng)力發(fā)生于半圓柱形側(cè)面的中間部分，所以采用半圓柱形側(cè)面的正投影面積作為擠壓計算面積，則所得的應(yīng)力與接觸面的實際最大擠壓應(yīng)力大致相近。上一頁下一頁返回５.２剪切和擠壓的實用計算許用擠壓應(yīng)力［σｊｙ］的確定與剪切許用應(yīng)力的確定方法相類似，由實驗結(jié)果通過實用計算確定。設(shè)計可查閱有關(guān)設(shè)計規(guī)范，一般材料的許用擠壓應(yīng)力與許用正應(yīng)力之間存在如下關(guān)系：塑性材料［σｊｙ］＝（１.５～２.５）［σｌ］脆性材料［σｊｙ］＝（０.９～１.５）［σｌ］不難看出，許用擠壓應(yīng)力遠(yuǎn)大于許用正應(yīng)力，但須注意，如果連接件和被連接件的材料不同應(yīng)以許用應(yīng)力較低者進(jìn)行擠壓強(qiáng)度計算。這樣，才能保證結(jié)構(gòu)安全可靠地工作。上一頁返回５.３焊接焊縫的實用計算對于主要承受剪切的焊接焊縫，如圖５－８所示假定沿焊縫的最小斷面即焊縫最小剪切面發(fā)生破壞，并假定切應(yīng)力在剪切面上是均勻分布的。若一側(cè)焊縫的剪力ＦＱ