剪切计算及常用材料强度.docVIP

剪切计算及常用材料强度 剪切计算及常用材料强度 PAGE 剪切计算及常用材料强度 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。 (5-6) 这里[τ]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τ0，再除以安全系数n，得许用剪应力[τ]。 (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[τ]与材料的许用拉应力[σ]之间，存在如下关系： 对塑性材料： 对脆性材料： (2) 剪切实用计算 剪切计算相应地也可分为强度校核、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，[τ]＝30MPa，直径d=20mm。挂钩及被连接板件的厚度分别为t＝8mm和t1＝12mm。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： 销钉横截面上的剪应力为： 故销钉满足剪切强度要求。 例5-2 如图5-13所示冲床，Fmax=400KN，冲头[σ]=400MPa，冲剪钢板的极限剪应力τb=360 MPa。试设计冲头的最小直径及钢板最大厚度。 图5-13 冲床冲剪钢板及冲剪部分受力示意图 解：(1) 按冲头压缩强度计算d 所以 (2) 按钢板剪切强度计算t 钢板的剪切面是直径为d高为t的柱表面。 所以 例5-3 如图5-14所示螺钉受轴向拉力F作用，已知[τ]=[σ]，求其d：h的合理比值。 图5-14 螺钉受轴向拉力示意图 解：螺杆承受的拉应力小于等于许用应力值： 螺帽承受的剪应力小于等于许用剪应力值： 当σ、τ同时分别达到[σ]、[τ]时．材料的利用最合理，既 所以可得 =extPart_01C9B6CD. 第二节? 冲压常用材料的化学成分和力学性能 一、黑色金属 二、有色金属 三、非金属 一、黑色金属? 1.深拉深用冷轧钢板发化学成分和力学性能 1）深拉深钢板的化学成分? 深拉深用冷轧钢板主要有08Al、08F、08、及10、15、20钢。其化学成分如表8—44所示。 表8—44? 深拉深冷轧薄钢板的化学成分（GB/T5213—1985和GB/T710—1991） 钢板 化学成分（质量分数 %） C Si Mn P S Ni Cr Cu Al 08Al ≤ ≤ ～ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ～ 08F ～ ≤ ～ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ — 08 ～ ～ ～ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ — 10 ～ ～ ～ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ — 15 ～ ～ ～ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ — 20 ～ ～ ～ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ — （2）影响钢板冲压性能的主要因素? 化学成分、金属组织、力学性能和表面质量等均影响冲压性能 在上述钢号中用量最大的是08钢，并有沸腾钢与镇静钢之分，沸腾钢08F价廉，表面质量好，但偏析比较严重，且有“应变时效”倾向，对于冲压性能要求高，外观要求严格的零件不适合。08Al镇静钢板价格较高，但性能均匀，“应变时效”倾向小，适用于汽车、拖拉机覆盖件的拉深 。 1）08钢中主要元素对冲压性能的影响（表8—45） 表8—45? 主要元素对08钢冲压性能的影响 元素名称 对 冲 压 性 能 的 影 响 C 增加FeC的数量，提高钢板的抗拉强度和屈服强度，降低塑性，使冲压性能恶化，特别是当FeC出现于晶界时，对冲压性能的不利影响更大 Si 硅溶于铁素体中，强化铁素体的作用很大，增加强度，降低塑性，含硅量越低越好，深冲压钢板不能用硅脱氧 Mn 锰的直接影响不大，锰和硫形成MnS夹杂物，其数量和形态对冲压性能有影响 P 磷显著地增加强度和脆性，并有偏析倾向，易于形成带状组织，这些都对冲压性能不利 S 形成硫化物，其数量、形状和分布对冲压性能有很大影响，数量多、且呈细长条状分布的硫化物对冲压性能不利 Al 是镇静钢的最终脱氧剂，可与氮形成氮化铝，显著降低钢板的“应变时效”倾向，容易得到“饼形”铁素体晶粒，改善冲压性能。钢中铝的最佳含量为其质量分数=（～）% 2）深拉深冷轧薄板铁素体晶粒度的标准（表8—46） 表8—46? 深拉深冷轧薄钢板铁素体晶粒级别