JIS-G3507-1-2005碳素钢_线材

剪切力的计算方法

第3章 剪切和挤压的实用计算 3.1 剪切的概念 在工程实际中，经常遇到剪切问题。剪切变形的主要受力特点是构件受到与其轴线相垂直的大小相等、方向相反、作用线相距很近的一对外力的作用(图3-1a)，构件的变形主要表现为沿着与外力作用线平行的剪切面(n m -面)发生相对错动(图3-1b)。 图3-1 工程中的一些联接件，如键、销钉、螺栓及铆钉等，都是主要承受剪切作用的构件。构件剪切面上的力可用截面法求得。将构件沿剪切面n m -假想地截开，保留一部分考虑其平衡。例如，由左部分的平衡，可知剪切面上必有与外力平行且与横截面相切的力Q F (图3-1c)的作用。Q F 称为剪力，根据平衡方程∑=0Y ，可求得F F Q =。 剪切破坏时，构件将沿剪切面(如图3-la 所示的n m -面)被剪断。只有一个剪切面的情况，称为单剪切。图3-1a 所示情况即为单剪切。 受剪构件除了承受剪切外，往往同时伴随着挤压、弯曲和拉伸等作用。在图3-1中没有完全给出构件所受的外力和剪切面上的全部力，而只是给出了主要的受力和力。实际受力和变形比较复杂，因而对这类构件的工作应力进行理论上的精确分析是困难的。工程中对这类构件的强度计算，一般采用在试验和经验基础上建立起来的比较简便的计算方法，称为剪切的实用计算或工程计算。 3.2 剪切和挤压的强度计算 3.2.1 剪切强度计算 剪切试验试件的受力情况应模拟零件的实际工作情况进行。图3-2a 为一种剪切试验装置的简图，试件的受力情况如图3-2b 所示，这是模拟某种销钉联接的工作情形。当载荷F 增大至破坏载荷b F 时，试件在剪切面m m -及n n -处被剪断。这种具有两个剪切面的情况，称为双剪切。由图3-2c 可求得剪切面上的剪力为 2 F F Q =

碳素结构钢的定义与分类

碳素结构钢的定义与分 类 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】

碳素结构钢的定义与分类 碳素结构钢钢中除含有主要为了脱氧而加入的硅、锰元素外，不含其他有意加入的合金元素。钢中硫、磷杂质含量较高，一般来说普通质量碳素结构钢的硫的质量分数不大于%、磷的质量分数不大于%；优质碳素结构钢硫和磷的质量分数不大于%。这类钢通常以热轧状态交货和使用，主要用于工程结构。 一、我国标准的规定 根据国家标准GB/T 13304-1991《钢分类》，碳素结构钢属于非合金钢，是非合金钢中的一种。非合金钢还包括优质碳素结构钢、碳素工具钢、碳素弹簧钢、易切削碳素钢，以及其他一些具有特殊性能和用途的钢。 （一）按化学成分非合金钢各元素规定含量的界限值如表1-1-1所示。对钢规定的任一元素的规定含量符合表中所列相应元素的界限范围时，这些钢不非合金钢。 表1－1－1

（1）钢为非合金化的（符合对非合金钢的合金元素规定含量界限值的规定）； （2）不规定热处理（退火、正火、消除应力及软化处理不作为热处理）； （3）如产品标准或技术条件中有规定，其特性值应符合下列条件： 碳的质量分数最高值≥ %； 硫或磷的质量分数最高值≥ %； 氮的质量分数最高值≥ %； 抗拉强度最低值≤ 690MPa； 屈服点或屈服强度最低值≤ 360MPa； 伸长率最低值（Lo= Fo ）≤ 33%； 弯心直径最低值≥ *试件厚度； 冲击功最低值（20℃，V型，纵向标准试样）≤ 27J； 洛氏硬度最高值（HRB）≥ 60。 注：力学性能的规定值是指用厚度为316mm钢料纵向或横向试样测定的性能。 （4）未规定其他质量要求。 优质非合金钢是指除普通质量非合金钢和特殊质量非合金钢以外的非合金钢。在生产过程中需要特别控制质量（例如控制晶粒度，降低硫、磷含量，改善表面质量或增加工艺控制等），以达到比普通质量非合金钢特殊的质量要求（例如良好的抗脆断性能，良好的冷成形性能等），但这种钢的生产控制不如特殊质量非合金钢严格（如不控制淬透性）。 特殊质量非合金钢是指生产过程中需要特别严格控制质量的性能（例如控制淬透性和纯洁度）的非合金钢，应符合下列条件。 （1）钢材要经热处理并至少具有下列一种特殊要求的非合金钢（包括易切钢和工具钢）： ①要求淬火和回火，或模拟表面硬化状态下的冲击性能； ②要求淬火或淬火和回火后的淬硬层深度或表面硬度； ③要求限制表面缺限，比冷镦和冷挤压用钢的规定更严格； ④要求限制非金属夹杂物含量和（或）要求内部材质均匀性。 (2) 钢材不进行热处理并至少应具有下述一种特殊要求的非合金钢： ①要求限制非金属夹杂物含量和（或）内部材质均匀性，例如钢板抗层状撕裂性能。 ②要求限制磷含量和（或）硫含量最高值，并符合如下规定： 熔炼分析值≤ %； 成品分析值≤ %。 ③要求残余元素的含量同时作如下限制： 铜熔炼分析最高质量分数≤ %； 钴熔炼分析最高质量分数≤ %； 钒熔炼分析最高质量分数≤ %。 ④表面质量的要求比冷镦和冷挤压用钢的规定更严格。

剪切力的计算方法

第3章剪切和挤压的实用计算 3.1剪切的概念 在工程实际中，经常遇到剪切问题。剪切变形的主要受力特点是构件受到与其轴 线相垂直的大小相等、方向相反、作用线相距很近的一对外力的作用（图3-1a），构件 的变形主要表现为沿着与外力作用线平行的剪切面（m - n面）发生相对错动（图3- 1b）。 图3-1 工程中的一些联接件，如键、销钉、螺栓及铆钉等，都是主要承受剪切作用的构 件。构件剪切面上的内力可用截面法求得。将构件沿剪切面m-n假想地截开，保留一 部分考虑其平衡。例如，由左部分的平衡，可知剪切面上必有与外力平行且与横截面相切的内力F Q （图3-1C）的作用。F Q称为剪力，根据平衡方程',=0，可求得F Q二F。剪切破坏时，构件将沿剪切面（如图3-la所示的m-n面）被剪断。只有一个剪切面的情况，称为单剪切。图3-1a所示情况即为单剪切。 受剪构件除了承受剪切外，往往同时伴随着挤压、弯曲和拉伸等作用。在图3-1中没有完全给出构件所受的外力和剪切面上的全部内力，而只是给出了主要的受力和内力。实际受力和变形比较复杂，因而对这类构件的工作应力进行理论上的精确分析是困难的。工程中对这类构件的强度计算，一般采用在试验和经验基础上建立起来的比较简便的计算方法，称为剪切的实用计算或工程计算。

3.2剪切和挤压的强度计算3.2.1剪切强度计算

剪切试验试件的受力情况应模拟零件的实际工作情况进行。图 试验装置的简图，试件的受力情况如图 3-2b 所示，这是模拟某种销钉联接的工作情 形。当载荷F 增大至破坏载荷 F b 时，试件在剪切面 m - m 及n - n 处被剪断。这种具 有两个剪切面的情况，称为双剪切。由图 3-2c 可求得剪切面上的剪力为 F Q 图3-2 由于受剪构件的变形及受力比较复杂，剪切面上的应力分布规律很难用理论方法 确定，因而工程上一般采用实用计算方法来计算受剪构件的应力。 在这种计算方法中, 假设应力在剪切面内是均匀分布的。若以 A 表示销钉横截面面积，则应力为 F Q A ?与剪切面相切故为切应力。以上计算是以假设“切应力在剪切面上均匀分布”为基础 的，实际上它只是剪切面内的一个“平均切应力”，所以也称为名义切应力。 当F 达到F b 时的切应力称剪切极限应力， 记为-b 。对于上述剪切试验， 剪切极限 应力为 _ Fb ■b - 2A 3-2a 为一种剪切 (3-1) bj

碳素结构钢的主要品种及用途

碳素结构钢的主要品种和用途 碳素结构钢是钢铁生产中产量最大的钢种，其用广泛，生产的产品种类繁多，价格低廉口。 牌号Q195、Q215碳含量低[ω（C）≤0．15%]，强度不高、塑性好、焊接性能优良，主要控制化学成分。保证良好的工艺性能，主要用于生产薄板、线材、钢丝等。可用于代替牌号08、10优质碳素结构钢制造冲压件、焊接结构件。Q215还可用作工程结构钢，但用量较少。 牌号Q235是最通用的工程结构用钢之一，属于低碳钢[ω（C）≤0．22%]，其具有一定的强度，塑性和焊接性能良好。Q235适用于受力不大，而要求韧性很高的焊接结构，其中C、D级钢的综合性能更佳，适用于焊接性能、韧性要求较高的工程结构。生产的品种有棒材、型钢、钢板、钢带、线材、焊管、钢丝等。 上述牌号也可用于受力不大，不需进行热处理的一般机械结构和零件。 牌号Q255主要用于铆接、栓接工程结构，但用量较少。牌号Q275的强度、硬度较高，耐磨性较好，韧性稍低，一般用于承受中等应力的机械结构，也可用于代替牌号30、35优质碳素结构钢，以降低成本。这两个牌号钢的主要生产品种有棒材、型钢、钢板、钢带。 一、棒材 碳素结构钢热轧棒材按截面形状有圆钢、方钢、扁钢和六角钢。所采用的钢牌号为Q195、Q215、Q235、Q255、Q275。 1、圆钢、方钢 圆钢直径和方钢边长为5．5-250mm．通常长度为：直径（边长）不大于25mm时，4-10m；直径（边长）大于25mm时，3-9m． 2、扁钢 扁钢的截面尺寸为，宽度10-150mm，厚度3-60mm．通常长度为3-9m．常用钢牌号为Q235、Q255、Q275，主要用于农机、化工机械、铁道零件、五金工具等。 3、六角钢 六角钢的截面尺寸为，对边距离8-70mm．通常长度3-8m．常用钢牌号为Q195、Q215、Q235，主要用于制造螺母等标准件。 4、标准件用碳素钢热轧圆钢 标准件用碳素热轧圆采用牌号BL2、BL3低碳碳素钢，其硅含量极低（质量分数不大于0．07%），硫、磷质量分数降至不大于0．040%，残余铜质量分数不大于0．25%。这种钢具有良好的冷顶锻加工性能，使用前不需退火处理，拉拔后直接进行顶锻制造加工。主要用于制造螺母、螺栓、螺钉、铆钉等。 二、型钢 碳素结构钢型钢按加工方法分为热轧型钢、冷弯型钢、冷轧型钢；按尺寸规格分为大型、中型、小型；按截面形状分为简单断面型钢（除了圆钢、方钢、扁钢和六角钢之外，还包括八角钢、三角钢、弓形钢、椭圆钢、角钢等）、复杂断面型钢（如工字钢、槽钢、钢轨、钢桩、H型钢等），此外还有农机、汽车、矿山、船舶、铁道等行业专用的异型钢、周期断面型钢和钢筋等。通常采用的钢牌号为Q235。 型钢广泛用于建筑、铁路、公路、桥梁、能源、采矿、汽车、轻工、农业、水利、码头、机械、石油、化工等行业。 1、工字钢 通常生产和使用的工字钢是热轧窄翼缘、斜腿普通工字钢。其断面设计的特点是腿短、腿内侧有一定的斜度，宽高比小，腰部较厚，金属分布不尽合理。此类工字钢目前己被宽缘平行腿工字钢所代替。 工字钢型号为34个，尺寸范围（高度*宽度*腰厚）为100mm*68mm*4．5mm-630mm*180mm*17mm（高度尺寸16种、宽度尺寸34种）。工字钢主要承受高度方向的载荷，作为弯梁使用。广泛用于厂房、土木工程、桥梁、车辆、船舶、设备制造等结构件。 2、槽钢

材料力学-切应力计算

第四章弹性杆横截面上的切应力分析 § 4-3梁横力弯曲时横截面上的切应力 梁受横弯曲时，虽然横截面上既有正应力，又有切应力。但一般情况下，切应力 对梁的强度和变形的影响属于次要因素，因此对由剪力引起的切应力，不再用变形、物理和静力关系进行推导，而是在承认正应力公式（6-2）仍然适用的基础上，假定剪应力在横截面 上的分布规律，然后根据平衡条件导出剪应力的计算公式。 1.矩形截面梁 对于图4-15所示的矩形截面梁，横截面上作用剪力F Q。现分析距中性轴z为y的横线aa1 上的剪应力分布情况。根据剪应力成对定理，横线aa1两端的剪应力必与截面两侧边相切， 即与剪力F Q的方向一致。由于对称的关系，横线aa i中点处的剪应力也必与F Q的方向相同。 根据这三点剪应力的方向，可以设想aa i线上各点切应力的方向皆平行于剪力F Q。又因截面高度h大于宽度b,切应力的数值沿横线aa i不可能有太大变化，可以认为是均匀分布的。基于上述分析，可作如下假设： 1）横截面上任一点处的切应力方向均平行于剪hj力F Q。 2）切应力沿截面宽度均匀分布。 图4-15 图4-16 基于上述假定得到的解，与精确解相比有足够的精确度。从图4-16a的横弯梁中截出dx 微段，其左右截面上的内力如图4-16b所示。梁的横截面尺寸如图4-16c所示，现欲求距中性 轴z为y的横线aa1处的切应力。过aa1用平行于中性层的纵截面aa2C1自dx微段中截出 一微块（图4-16d）。根据切应力成对定理，微块的纵截面上存在均匀分布的剪应力。微块左右侧面上正应力的合力分别为N1和N2，其中

y 1dA 。 A * 由微块沿x 方向的平衡条件 这样，式（4-32）可写成 N 1 I dA A * My 1 dA Ms ； z A * I z (4-29) N 2 II dA (M dM)y 1dA A * A * I z (M dM)。 * ^n^Sz (4-30) 式中，A 为微块的侧面面积， （ii ）为面积 A 中距中性轴为 y i 处的正应力， 将式 N 1 N 2 （4-29）和式（4-30）代入式 dM * nr S z bdx 0 4-31)，得 bdx 0 dM S ； dx bI z (4-31) 因 F Q , dx ，故求得横截面上距中性轴为 y 处横线上各点的剪应力 * F Q S Z bn (4-32) 式（4-32）也适用于其它截面形式的梁。式中， F Q 为截面上的剪力; I z 为整个截面 对中性轴z 的惯性矩；b 为横截面在所求应力点处的宽度; S y 为面积A *对中性轴的静矩。 对于矩形截面梁（图4-17），可取dA bdy i ，于是 * S z y i dA A 2(h y 2) 电( h! y 2) 上式表明，沿截面高度剪应力 4-17 ）。 按抛物线规律变化（图 在截面上、下边缘处，y= ± h , =0；在中性轴上，y=0， 2 切应力值最大，其值为 ■ 1 1 r 尸蛰 T *17 A" y 图 4-17 * S z 0,得

剪切应力计算

拉伸、压缩与剪切 1 基本概念及知识要点 1.1 基本概念 轴力、拉（压）应力、力学性能、强度失效、拉压变形、胡克定律、应变、变形能、静不定问题、剪切、挤压。 以上概念是进行轴向拉压及剪切变形分析的基础，应准确掌握和理解这些基本概念。 1.2 轴向拉压的内力、应力及变形 1．横截面上的内力：由截面法求得横截面上内力的合力沿杆的轴线方向，故定义为轴力 F N ，符号规定：拉力为正，压力为负。工程上常以轴力图表示杆件轴 力沿杆长的变化。 2．轴力在横截面上均匀分布，引起了正应力，其值为 F A σ= N 正应力的符号规定：拉应力为正，压应力为负。常用的单位为MPa 、Pa 。 3．强度条件 强度计算是材料力学研究的主要问题之一。轴向拉压时，构件的强度条件是 []F A σσ= ≤N 可解决三个方面的工程问题，即强度校核、设计截面尺寸及确定许用载荷。 4．胡克定律 线弹性范围内，杆的变形量与杆截面上的轴力F N 、杆的长度l 成正比，与截面尺寸A 成反比；或描述为线弹性范围内，应力应变成正比，即 F l l E E A σε?= =N 式中的E 称为材料的弹性模量，EA 称为抗拉压刚度。胡克定律揭示在比例极限内，应力和应变成正比，是材料力学最基本的定律之一，一定要熟练掌握。 1.3 材料在拉压时的力学性能 材料的力学性能的研究是解决强度和刚度问题的一个重要方面。材料力学性能的研究一般是通过实验方法实现的，其中拉压试验是最主要、最基本的一种试验，由它所测定的材料性能指标有： E —材料抵抗弹性变形能力的指标；b s σσ,—材料的强度指标； ψδ, —材料的塑性指标。低碳钢的拉伸试验是一个典型的试验。

碳素钢的定义及钢中五元素

1、碳素钢的定义及钢中五元素 含碳2%以下的铁碳合金称为钢。 碳素钢中的五元素是指化学成份中的主要组成物，即 C、Si、Mn、S、P（碳、硅、锰、硫、磷）。其次是在炼钢过程中不可避免地会混入气体，含O、H、N（氧、氢、氮）。此外，用铝—硅脱氧镇静工艺中，必然在钢水中含有 Al，当Als（酸溶铝）≥0。020%时，还有细化晶粒的作用。 2、钢铁是怎样炼成的？ 炼钢的主要任务是按所炼钢种的质量要求，调整钢中碳和合金元素含量到规定范围之内，并使P、S、H、O、N等杂质的含量降至允许限量之下。 炼钢过程实质上是一个氧化过程，炉料中过剩的碳被氧化，燃烧成CO气体逸出，其它Si、P、Mn 等氧化后进入炉渣中。S部份进入炼渣中，部份则生成SO2排出。当钢水成份和温度达到工艺要求后，即可出钢。为了除去钢中过剩的氧及调整化学成份，可以添加脱氧剂和铁合金或合金元素。 3、转炉炼钢简介 从鱼雷车运来的铁水经过脱硫、挡渣等处理后即可倒入转炉中作为主要炉料，另加10% 以下的废钢。然后，向转炉内吹氧燃烧，铁水中的过量碳被氧化并放出大量热量，当探头测得达到预定的低碳含量时，即停止吹氧并出钢。一般在钢包中需进行脱氧及调整成份操作；然后在钢液表面抛上碳化稻壳防止钢水被氧化，即可送往连铸或模铸工区。 对要求高的钢种可增加底吹氩、RH真空处理、喷粉处理（喷SI—CA粉及变性石灰）可以有效降低钢中的气体与夹杂，并有进一步降碳及降硫的作用。在这些炉外精炼措施后还可以最终微调成份，满足优质钢材的需求。 4、初轧 模铸钢锭采取热装、热送新工艺，进入均热炉加热，然后通过初轧机及钢坯连轧机轧成板坯、管坯、小方坯等初轧产品，经过切头、切尾、表面清理，（火焰清理、打磨）高品质产品则还需对初轧坯进行扒皮和探伤，检验合格后入库。 目前初轧厂的产品有初轧板坯、轧制方坯、氧气瓶用钢坯、齿轮用圆管坯、铁路车辆用车轴坯及塑模用钢等。 初轧板坯主要供应热轧厂作为原料；轧制方坯除部份外供，主要送往高速线材轧机作原料。由于连铸板坯的先进性，初轧板坯的需求量大为削减，因此转向上述其它产品了。 5、热连轧 用连铸板坯或初轧板坯作原料，经步进式加热炉加热，高压水除鳞后进入粗轧机，粗轧料经切头、尾、再进入精轧机，实施计算机控制轧制，终轧后即经过层流冷却（计算机控制冷却速率）和卷取机卷取、成为直发卷。直发卷的头、尾往往呈舌状及鱼尾状，厚度、宽度精度较差，边部常存在浪形、折边、塔形等缺陷。其卷重较重、钢卷内径为760mm。(一般

剪切力的计算方法

第3章剪切和挤压的实用计算 3.1 剪切的概念 在工程实际中，经常遇到剪切问题。剪切变形的主要受力特点是构件受到与其轴线相垂直的大小相等、方向相反、作用线相距很近的一对外力的作用(图3-1a)，构件 m-面)发生相对错动(图3-1b)。的变形主要表现为沿着与外力作用线平行的剪切面(n 图3-1 工程中的一些联接件，如键、销钉、螺栓及铆钉等，都是主要承受剪切作用的构件。构件剪切面上的内力可用截面法求得。将构件沿剪切面n m-假想地截开，保留一部分考虑其平衡。例如，由左部分的平衡，可知剪切面上必有与外力平行且与横截面相切的内力Q F(图3-1c)的作用。Q F称为剪力，根据平衡方程∑=0 F Q=。 Y，可求得F 剪切破坏时，构件将沿剪切面(如图3-la所示的n m-面)被剪断。只有一个剪切面的情况，称为单剪切。图3-1a所示情况即为单剪切。 受剪构件除了承受剪切外，往往同时伴随着挤压、弯曲和拉伸等作用。在图3-1中没有完全给出构件所受的外力和剪切面上的全部内力，而只是给出了主要的受力和内力。实际受力和变形比较复杂，因而对这类构件的工作应力进行理论上的精确分析是困难的。工程中对这类构件的强度计算，一般采用在试验和经验基础上建立起来的比较简便的计算方法，称为剪切的实用计算或工程计算。 3.2 剪切和挤压的强度计算 3.2.1 剪切强度计算

剪切试验试件的受力情况应模拟零件的实际工作情况进行。图3-2a 为一种剪切试验装置的简图，试件的受力情况如图3-2b 所示，这是模拟某种销钉联接的工作情形。当载荷F 增大至破坏载荷b F 时，试件在剪切面m m -及n n -处被剪断。这种具有两个剪切面的情况，称为双剪切。由图3-2c 可求得剪切面上的剪力为 2 F F Q = 图3-2 由于受剪构件的变形及受力比较复杂，剪切面上的应力分布规律很难用理论方法确定，因而工程上一般采用实用计算方法来计算受剪构件的应力。在这种计算方法中，假设应力在剪切面内是均匀分布的。若以A 表示销钉横截面面积，则应力为 A F Q =τ (3-1) τ与剪切面相切故为切应力。以上计算是以假设“切应力在剪切面上均匀分布”为基础的，实际上它只是剪切面内的一个“平均切应力”，所以也称为名义切应力。 当F 达到b F 时的切应力称剪切极限应力，记为b τ。对于上述剪切试验，剪切极限应力为 A F b b 2= τ

碳钢的成分和分类

碳钢的成分和分类 1.碳钢的成分 碳钢指的是w(C)≤2.11%的铁碳合金，其组成元素除了铁和碳主要元素外，还有杂质 元素Mn、Si（起固溶强化和脱氧的作用），S →热脆，P →冷脆，O、N、H →使得强度、塑性、韧性↓。 2．碳钢的分类 ⑴按C含量分低C钢w(C) ≤0.25% 中C钢0.25% ＜w(C) ≤0.6% 高C钢w(C) ＞0.6% ⑵按钢质量分（S、P含量） 普通碳素钢：W s<0.055% ，W p<0.045% 优质碳素钢：W p、W s<0.040% 高级优质碳素钢：W s<0.030%，W p<0.035% ⑶按用途分——碳素结构钢、碳素工具钢。碳素结构钢用来制造各种工程构件和机器零件，碳素工具钢用来制造各种刀具、量具、模具。 ⑷按冶炼方法分为平炉钢、转炉钢。 碳钢的牌号及用途 碳素结构钢 表示方法为Q+最低屈服强度值+质量等级符号，Q表示“屈服强度”；数字表示屈服强度值单位是MPa；质量等级符号为A、B、C、D、E。由A到E，其P、S含量依次下降，质量提高。典型代号有Q195，Q215，Q235，Q255，Q275。 牌号——如Q215B，表示ss ≥215 MPa（厚度≤16mm），B级质量。 Q195，Q215，Q235A，Q235B塑性较好，有一定的强度，通常轧制成钢筋、钢板用作桥梁 建筑用料，也可作普通螺钉，铆钉。 Q235C，Q235D可用作重要的焊接件 Q255、Q275强度较高，可轧制成型钢、钢板作构件用。 2、优质碳素结构钢 钢号用平均碳质量分数的万分数表示，如20钢为碳质量分数为0.02%。如钢中Mn质量 分数较高，则在钢号后附加Mn，如16Mn。 可作重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等。其中08F材料塑性好，常用来制作冷冲压零件。 一般需要热处理。 3、碳素工具钢 碳素工具钢钢号按平均碳质量分数的千分数数字表示，数字之间冠以T，如T9。其平均含碳量为千分之九(0.9%C)。可用作制造各种刃具、量具、模具。如图1

2020年剪切力的计算方法-剪力强度公式

作者：旧在几 作品编号：2254487796631145587263GF24000022 时间：2020.12.13 第3章剪切和挤压的实用计算 3.1 剪切的概念 在工程实际中，经常遇到剪切问题。剪切变形的主要受力特点是构件受到与其轴线相垂直的大小相等、方向相反、作用线相距很近的一对外力的作用(图3-1a)，构件的变形主要表现为沿着与外力作用线平行的剪切面m-面)发生相对错动(图3-1b)。 (n 图3-1 工程中的一些联接件，如键、销钉、螺栓及铆钉等，都是主要承受剪切作用的构件。构件剪切面上的内力可用截面法求得。将构件沿剪切面n m-假想地截开，保留一部分考虑其平衡。例如，由左部分的平衡，可知剪切面上必有与外力平行且与横截面相切的内力 F(图3-1c)的作用。Q F称为剪力， Q 根据平衡方程∑=0 F Q=。 Y，可求得F 剪切破坏时，构件将沿剪切面(如图3-la所示的n m-面)被剪断。只有一个剪切面的情况，称为单剪切。图3-1a所示情况即为单剪切。 受剪构件除了承受剪切外，往往同时伴随着挤压、弯曲和拉伸等作用。在图3-1中没有完全给出构件所受的外力和剪切面上的全部内力，而只是给出了主要的受力和内力。实际受力和变形比较复杂，因而对这类构件的工作应力进行理论上的精确分析是困难的。工程中对这类构件的强度计算，一般采用在试验和经验基础上建立起来的比较简便的计算方法，称为剪切的实用计算或工程计算。

3.2 剪切和挤压的强度计算 3.2.1 剪切强度计算 剪切试验试件的受力情况应模拟零件的实际工作情况进行。图3-2a 为一种剪切试验装置的简图，试件的受力情况如图3-2b 所示，这是模拟某种销钉联接的工作情形。当载荷F 增大至破坏载荷b F 时，试件在剪切面m m -及n n -处被剪断。这种具有两个剪切面的情况，称为双剪切。由图3-2c 可求得剪切面上的剪力为 2F F Q = 图3-2 由于受剪构件的变形及受力比较复杂，剪切面上的应力分布规律很难用理论方法确定，因而工程上一般采用实用计算方法来计算受剪构件的应力。在这种计算方法中，假设应力在剪切面内是均匀分布的。若以A 表示销钉横截面面积，则应力为 A F Q =τ (3-1) τ与剪切面相切故为切应力。以上计算是以假设“切应力在剪切面上均匀分布”为基础的，实际上它只是剪切面内的一个“平均切应力”，所以也称为名义切应力。 当F 达到b F 时的切应力称剪切极限应力，记为b τ。对于上述剪切试验，剪切极限应力为

剪切计算公式

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。 []s F A ττ= ≤ (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]。 []n ττ= (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： []0.60.8[]τσ= 对脆性材料： []0.8 1.0[]τσ= (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t 1＝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： 2s F F = 销钉横截面上的剪应力为： 332151023.9MPa<[] 2(2010)4s F A ττπ-?===?? 故销钉满足剪切强度要求。 例5-2 如图5-13所示冲床，F max =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。

碳钢的分类、牌号及用途

碳钢的分类、牌号及用途 一、碳钢的分类 1、按碳的质量百分数分： 低碳钢（C：≤0.25％）又称软钢，低碳钢易于接受各种加工如锻造，焊接和切削，常用于制造链条，铆钉，螺栓，轴等。 中碳钢（C：0.25％＜C ≤0.6％）有镇静钢、半镇静钢、沸腾钢等多种产品。除碳外还可含有少量锰（0.70%～1.20%）。按产品质量分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。热加工及切削性能良好，焊接性能较差。强度、硬度比低碳钢高，而塑性和韧性低于低碳钢。可不经热处理，直接使用热轧材、冷拉材，亦可经热处理后使用。淬火、回火后的中碳钢具有良好的综合力学性能。能够达到的最高硬度约为HB538，抗拉强度σb为600～1100MPa。所以在中等强度水平的各种用途中，中碳钢得到最广泛的应用，除作为建筑材料外，还大量用于制造各种机械零件。 高碳钢（C：＞0.6％）常称工具钢，含碳量从大于0.60%至1.70%，可以淬硬和回火。锤，撬棍等由含碳量0.75%的钢制造；切削工具如钻头，丝攻，铰刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的钢制造。 含碳量越高，硬度、强度越大，但塑性降低 （另外，含碳量2.1%～4.5％铁碳合金一般称为铸铁。） 2、按钢的质量分（主要是杂质硫、磷的含量）： 普通碳素钢（S ≤0.055％，P ≤0.045％) 优质碳素钢（S ≤0.040％，P ≤0.040％) 高级优质碳素钢（S ≤0.030％，P ≤0.035％) 3、按用途分： 碳素结构钢：主要用于桥梁、船舶、建筑构件、机器零件等 碳素工具钢：主要用于刀具、模具、量具等 二、碳钢的牌号与用途 1、普通碳素结构钢：碳素结构钢按照钢材屈服强度分为5个牌号：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275 。每个牌号由于质量不同分为A、B、C、D等级，Q195、Q215、Q235塑性好，可轧制成钢板、钢筋、钢管等；Q255、Q275可轧制成型钢、钢板等。 2、优质碳素结构钢：钢号以碳的平均质量万分数表示。如20＃、45＃等。20＃表示含C：0.20%（万分之20）。用途：主要用于制造各种机器零件 3、碳素工具钢：钢号以碳的平均质量千分数表示，并在前冠以T。如T9、T12等。T9表示含C：0.9%（千分之9）。用途：主要用于制造各种刀具、量具、模具等 4、铸钢：铸钢牌号是在数字前冠以ZG，数字代表钢中平均质量分数（以万分数表示）。如ZG25，表示含C：0.25%。用途：主要用于制造形状复杂并需要一定强度、塑性和韧性的零件，如齿轮、联轴器等。

碳素钢的分类

碳素钢的分类 含碳量小于 2.11％的铁碳合金称为碳素钢，又称碳钢。碳素钢的分类方法很多，一般可按含碳量、品质、用途和工艺进行分类。 按钢的含碳量分类，可分为：低碳钢，其含碳量小于0.25％；中碳钢，其含碳量等于0.25％～0.60％；高碳钢，其含碳量大于0.60％。 按钢的品质分类，钢的品质是由钢中含有害杂质硫(S)、磷(P)的多少来区分的。当钢中含硫量不超过0.050％，含磷量不超过0.045％时为普通碳素钢；当钢中的含硫量、含磷量均小于0.040％时为优质碳素钢；当钢中的含硫量小于0.030％，含磷量小于0.035％时为高级优质碳素钢。 按钢的用途分类，可分为碳素结构钢和碳素工具钢。碳素结构钢主要用于制造各种机械零件和工程构件。碳素工具钢主要用来制造刀具、量具和模具，这类钢一般属于高碳钢，其含碳量在0.65％～1.35％的范围内。 按工艺分类，可分为热轧钢、冷拔钢、锻造钢和铸造钢等。 (一)普通碳素结构钢普通碳素结构钢中含有害杂质(硫、磷)和非金属夹杂物较多，但其机械性能可以满足一般工程结构件及普通机械零件的要求，所以应用较广。通常为轧制成的钢板或各种型材(圆钢、方钢、角钢等)。 1988年颁布的国家标准(GB700—88)中，普通碳素结构钢的牌号是由代表其屈服点(屈服极限)的字母(Q)、屈服点数值、质量等级符号(A、B、C、D)及脱氧方法符号(F、b、Z、TZ)等四部分组成。其中质量等级符号表示钢中含有害杂质 的多少，A级硫、磷含量分别不大于0.050％和0.045％；B级硫、磷含量均不大于0.045％；C级硫、磷含量均不大于0.040％；D级硫、磷含量均不大于0.035％。

碳素钢分类及其应用-精品文档

碳素钢分类及其应用 碳素钢（简称碳钢）是C的质量分数在0.2%~2.06%之间并含有少量Si、Mn、P、S等杂质的铁碳合金。 一、普通碳素结构钢 按GB700-88的规定，碳素结构钢的牌号以钢材的最低屈服强度表示。这类钢虽然含有有害杂质及非金属夹杂物较多，但其冶炼方法简单，工艺性好，价格低廉，而且在性能上也能满足一般工程结构件及普通零件的要求，因此，用量很大，约占钢材总量的80%。 钢的牌号是由代表屈服点的“屈”字的汉语拼音首位字母“Q”，屈服点值（数字），质量等级符号A、B、C、D，脱氧方法等的符号（用脱氧方法等名称的汉语拼音首位字母表示，如沸腾钢（F）、半镇静钢（b）、镇静钢（Z）、特殊镇静钢（TZ））组成。其中“Z”与“TZ”符号可以省略。例如，Q235—A·F代表碳素结构钢，屈服点值为235MPa，并为A级沸腾钢。 二、优质碳素结构钢 优质碳素结构钢含有害杂质P、S的量及非金属夹杂物较少，其均匀性及表面质量都比较好，且必须同时保证钢的化学成分和力学性能。这类钢的产量较大，价格便宜，力学性能较好，广泛用于制造种机械零件和结构件。这些零件通常都要经过热处理后使用。 1、优质碳素结构钢的编号及成分特点 优质碳素结构钢的牌号是用两位数表示钢中的C的质量分数，以万分之几表示。例如，“40钢”表示平均C的质量分数为0.40%的优质碳素结构钢。不足两位数时，前面补0。从10钢开始，以数字“5”为变化幅度上升一个钢号。若数字后带“F”（如08F），则表示为 =0.35%~0.8%）和较高含锰沸腾钢。优质碳素结构钢按含锰不同，分为普通含锰量（ω Mn =0.7%~1.2%）两组。较高含锰量的一组，在钢号后加“Mn”，如15 Mn、20 Mn 量（ω Mn 等。 2、常用的优质碳素结构钢的热处理及应用 常用的优质碳素结构钢的性质及应用范围如下。 08钢、10钢的含碳量很低，其强度低而塑性好，且有较好的焊接性能和压延性能，通常扎制成薄板或钢带。主要用于制造冷冲压零件，如各种仪表板、容器及垫圈等零件。 15钢、20钢、25钢也具有较好的焊接性和压延性能，常用于制造受力不大、韧度较高的结构件和零件，如焊接容器、制造螺母、螺钉等，以及制造强度要求不太高的渗碳零件，如凸轮、齿轮等。渗碳零件的热处理一般是在渗碳后再进行一次淬火（840~920℃）及低温回火。 35钢、40钢、45钢、50钢、55钢属于调质钢，可用来制造性能要求较高的零件，如齿轮、连杆、轴类等。调质钢一般要进行调质处理，以得到强度与韧度良好配合的综合力学性能。对综合力学性能要求不高或截面尺寸很大、淬火效果差的工件可采用正火代替调质。 60钢、65钢、70钢、75钢、80钢、85钢属于弹簧钢，经适当热处理后，可用来制造要求弹性好、强度较高的零件，如弹簧、弹簧热圈等，也可用于制造耐磨零件。冷成形弹簧一般只进行低温去应力处理。热成形弹簧一般要进行淬火（~850℃）及低温回火（200~250℃）处理。 三、碳素工具钢 在机械制造业中，用于制造各种刃具、模具及量具的钢称为工具钢。由于工具要求高硬度和高耐磨性且多数刃具还要热硬性，所以工具钢的含碳量均较高。工具钢通常采用淬火+

钢的几种分类方式

钢的几种分类方式 钢的种类很多，按照钢的化学成分、品质、冶炼方法和用途等的不同，可对钢进行多种的分类。 按冶炼方法分类 根据冶炼方法和设备的不同，钢可分为平炉钢、转炉钢和电炉钢三大类，按所用炉衬材料的不同，每一大类又可分为碱性和酸性两类。但是目前大量生产的主要是碱性炉钢。 转炉钢 把空气或氧气吹入铁水中，使铁水中的C、Mn、Si、 P、S等迅速氧化、靠氧化时放出的热量来升温，而不靠燃料供热的炼钢方法。转炉钢由于节省燃料是目前主要炼钢设备。 平炉钢 平炉钢靠燃料（煤气或重油）的燃烧来熔化炉料和提高钢水温度，靠炉气中的氧气和加入铁矿石进行氧化反应，由于平炉钢消耗大量燃料已逐渐淘汰，我国99年平炉钢已降到2%左右，2000年将彻底淘汰平炉。 电炉钢 利用电能作为热源的炼钢方法。电炉钢主要生产高质量和高合金钢。 按工艺方法（脱氧程度）分类 脱氧 加入脱氧剂，如Mn铁、Si铁、 Al等，把钢水中多作的氧去掉。 沸腾钢 只用Mn铁（价格低、脱氧效果差）脱氧，所以钢中含氧较多，浇注时，钢中氧与碳发生作用析出大量Co。因此钢水在钢模内呈沸腾现象，称沸腾钢。沸腾钢成材率高，成本低。但化学成份不均匀、偏析、杂质多。沸腾钢钢号最后用“F”表示。 镇静钢 除用Mn铁，还用Si铁（有时用Al)脱氧，钢中氧已很少，浇注时没有沸腾现象。镇静钢化学成分均匀，机械性能较好，但有缩孔，成本高。镇静钢钢号后加“Z”。 半镇静钢 脱氧程度在镇静钢与沸腾之间，性能也介于之间，钢号后加“b”。半镇静钢应用较少。

按化学成分分类 按钢化学成分分三类：非合金钢、低合金钢和合金钢，表1为非合金钢、低合金钢和合金钢合金元素规定含量界限值： 表1 非合金钢、低合金钢和合金钢合金元素规定含量界限值

碳素钢的分类

碳素钢的分类 含碳量小于2.11％的铁碳合金称为碳素钢，又称碳钢。碳素钢的分类方法很多，一般可按含碳量、品质、用途和工艺进行分类。 按钢的含碳量分类，可分为：低碳钢，其含碳量小于0.25％；中碳钢，其含碳量等于0.25％～0.60％；高碳钢，其含碳量大于0.60％。 按钢的品质分类，钢的品质是由钢中含有害杂质硫(S)、磷(P)的多少来区分的。当钢中含硫量不超过0.050％，含磷量不超过0.045％时为普通碳素钢；当钢中的含硫量、含磷量均小于0.040％时为优质碳素钢；当钢中的含硫量小于0.030％，含磷量小于0.035％时为高级优质碳素钢。 按钢的用途分类，可分为碳素结构钢和碳素工具钢。碳素结构钢主要用于制造各种机械零件和工程构件。碳素工具钢主要用来制造刀具、量具和模具，这类钢一般属于高碳钢，其含碳量在0.65％～1.35％的范围内。 按工艺分类，可分为热轧钢、冷拔钢、锻造钢和铸造钢等。 (一)普通碳素结构钢普通碳素结构钢中含有害杂质(硫、磷)和非金属夹杂物较多，但其机械性能可以满足一般工程结构件及普通机械零件的要求，所以应用较广。通常为轧制成的钢板或各种型材(圆钢、方钢、角钢等)。 1988年颁布的国家标准(GB700—88)中，普通碳素结构钢的牌号是由代表其屈服点(屈服极限)的字母(Q)、屈服点数值、质量等级符号(A、B、C、D)及脱氧方法符号(F、b、Z、TZ)等四部分组成。其中质量等级符号表示钢中含有害杂质的多少，A级硫、磷含量分别不大于0.050％和0.045％；B级硫、磷含量均不大于0.045％；C级硫、磷含量均不大于0.040％；D级硫、磷含量均不大于0.035％。

剪切力的计算方法

第3章剪切与挤压得实用计算 3、1 剪切得概念 在工程实际中，经常遇到剪切问题.剪切变形得主要受力特点就是构件受到与其轴线相垂直得大小相等、方向相反、作用线相距很近得一对外力得作用(图３—１a）,构件得变形主要表现为沿着与外力作用线平行得剪切面(面)发生相对错动(图３—1b）。 图3-1 工程中得一些联接件，如键、销钉、螺栓及铆钉等，都就是主要承受剪切作用得构件。构件剪切面上得内力可用截面法求得。将构件沿剪切面假想地截开,保留一部分考虑其平衡。例如，由左部分得平衡,可知剪切面上必有与外力平行且与横截面相切得内力（图3—1ｃ)得作用.称为剪力，根据平衡方程，可求得。 剪切破坏时,构件将沿剪切面(如图3-la所示得面）被剪断。只有一个剪切面得情况,称为单剪切。图３—1a所示情况即为单剪切. 受剪构件除了承受剪切外,往往同时伴随着挤压、弯曲与拉伸等作用。在图3-1中没有完全给出构件所受得外力与剪切面上得全部内力,而只就是给出了主要得受力与内力．实际受力与变形比较复杂,因而对这类构件得工作应力进行理论上得精确分析就是困难得.工程中对这类构件得强度计算,一般采用在试验与经验基础上建立起来得比较简便得计算方法,称为剪切得实用计算或工程计算。 ３、2 剪切与挤压得强度计算 3、2、１剪切强度计算 剪切试验试件得受力情况应模拟零件得实际工作情况进行．图3—2ａ为一种剪切试验装置得简图,试件得受力情况如图３-２b所示，这就是模拟某种销钉联接得工作情形。当载荷增大至破坏载荷时,试件在剪切面及处被剪断。这种具有两个剪切面得情况,称为双剪切。由图3-2ｃ可求得剪切面上得剪力为 图3—2 由于受剪构件得变形及受力比较复杂,剪切面上得应力分布规律很难用理论方法确定，因而工程上一般采用实用计算方法来计算受剪构件得应力.在这种计算方法中，假设应力在剪切面内就是均匀分布得。若以A表示销钉横截面面积,则应力为

钢材种类及分类

钢材知识 钢的分类按品质分类 (1)普通钢（P≤0.045%，S≤0.050%）P代表磷元素，S代表硫元素 P和S都是钢中的有害元素，一个导致热脆性，一个导致冷脆性 (2)优质钢（P、S均≤0.035%） (3)高级优质钢（P≤0.035%，S≤0.030%） 按化学成份分类 (1)碳素钢： a.低碳钢（C≤0.25%）；又称软钢，强度低、硬度低而软，常用於制造链 条，铆钉，螺栓，轴等。它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳 素结构钢，大多不经热处理用于工程结构件，有的经渗碳和其他热处理用于 要求耐磨的机械零件。 b.中碳钢（0.25≤C≤0.60%）；有镇静钢、半镇静钢、沸腾钢等多种产品。 热加工及切削性能良好，焊接性能较差。塑性和韧性低于低碳钢。可不经热 处理，直接使用热轧材、冷拉材，亦可经热处理后使用。淬火、回火后的中 碳钢具有良好的综合力学性能。能够达到的最高硬度约为HRC55(HB538)， σb为600～1100MPa。所以在中等强度水平的各种用途中，中碳钢得到最广 泛的应用，除作为建筑材料外，还大量用于制造各种机械零件。 c.高碳钢（C≥0.60%）。常称工具钢，可以淬硬和回火。锤,撬棍等由 含碳量0.75%的钢制造;切削工具如钻头,丝攻,铰刀等由含碳量0.90%至 1.00%的钢制造。 (2)合金钢： a.低合金钢（合金元素总含量≤5%） b.中合金钢（合金元素总含量>5~10%） c.高合金钢（合金元素总含量>10%）。 按成形方法分类： (1)锻钢；(2)铸钢；(3)热轧钢；(4)冷拉钢。 按金相组织分类 (1)退火状态的 a.亚共析钢（铁素体+珠光体） b.共析钢（珠光体） c.过共析钢（珠光体+渗碳体） d.莱氏体钢（珠光体+渗碳体）。 (2)正火状态的： a.珠光体钢； b.贝氏体钢； c.马氏体钢； d.奥氏体钢。

剪切力的计算方法

第3章 剪切和挤压的实用计算 剪切的概念 在工程实际中，经常遇到剪切问题。剪切变形的主要受力特点是构件受到与其轴线相垂直的大小相等、方向相反、作用线相距很近的一对外力的作用(图3-1a)，构件的变形主要表现为沿着与外力作用线平行的剪切面(n m -面)发生相对错动(图3-1b)。 图3-1 工程中的一些联接件，如键、销钉、螺栓及铆钉等，都是主要承受剪切作用的构件。构件剪切面上的内力可用截面法求得。将构件沿剪切面n m -假想地截开，保留一部分考虑其平衡。例如，由左部分的平衡，可知剪切面上必有与外力平行且与横截面 相切的内力Q F (图3-1c)的作用。Q F 称为剪力，根据平衡方程∑=0Y ，可求得F F Q =。 剪切破坏时，构件将沿剪切面(如图3-la 所示的n m -面)被剪断。只有一个剪切面的情况，称为单剪切。图3-1a 所示情况即为单剪切。 受剪构件除了承受剪切外，往往同时伴随着挤压、弯曲和拉伸等作用。在图3-1中没有完全给出构件所受的外力和剪切面上的全部内力，而只是给出了主要的受力和内力。实际受力和变形比较复杂，因而对这类构件的工作应力进行理论上的精确分析是困难的。工程中对这类构件的强度计算，一般采用在试验和经验基础上建立起来的比较简便的计算方法，称为剪切的实用计算或工程计算。 剪切和挤压的强度计算 剪切强度计算 剪切试验试件的受力情况应模拟零件的实际工作情况进行。图3-2a 为一种剪切

试验装置的简图，试件的受力情况如图3-2b 所示，这是模拟某种销钉联接的工作情形。当载荷F 增大至破坏载荷b F 时，试件在剪切面m m -及n n -处被剪断。这种具有两个剪切面的情况，称为双剪切。由图3-2c 可求得剪切面上的剪力为 2 F F Q = 图3-2 由于受剪构件的变形及受力比较复杂，剪切面上的应力分布规律很难用理论方法确定，因而工程上一般采用实用计算方法来计算受剪构件的应力。在这种计算方法中，假设应力在剪切面内是均匀分布的。若以A 表示销钉横截面面积，则应力为 A F Q =τ (3-1) τ与剪切面相切故为切应力。以上计算是以假设“切应力在剪切面上均匀分布”为基础的，实际上它只是剪切面内的一个“平均切应力”，所以也称为名义切应力。 当F 达到b F 时的切应力称剪切极限应力，记为b τ。对于上述剪切试验，剪切极限应力为 A F b b 2= τ 将b τ除以安全系数n ，即得到许用切应力 []n b ττ= 这样，剪切计算的强度条件可表示为 []ττ≤= A F Q (3-2) 挤压强度计算 一般情况下，联接件在承受剪切作用的同时，在联接件与被联接件之间传递压力的接触面上还发生局部受压的现象，称为挤压。例如，图3-2b 给出了销钉承受挤压力作用的情况，挤压力以bs F 表示。当挤压力超过一定限度时，联接件或被联接件在挤压面附近产生明显的塑性变形，称为挤压破坏。在有些情况下，构件在剪切破坏之