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§7-1工程实际中的剪切变形和挤压变形
§7-2剪切的实用计算及强度条件
§7-3剪切的实用计算及强度条件
§7-4剪切和挤压的实用计算
泰坦尼克号沉没内幕:48根铆钉
1912年4月15日,“泰坦尼克号”邮轮在大西洋上撞上冰山沉没,导致1523人遇难。然而据美国科学家最新研究发现,“泰坦尼克号”之所以在两小时后就发生沉没,跟船上使用的一些不合格铆钉有关。据悉,美国科学家福克博士通过检查从泰坦尼克号残骸上取出的48根崩口铆钉后发现,这些熟铁制成的铆钉中含有9%的矿渣,这是一种玻璃状物质,可以削弱金属的性能!一般合格铆钉中只有2%的矿渣含量。
泰坦尼克号沉没内幕:48根铆钉
福克委托英国北约克郡铁匠克里斯·托普按照同样的成分制作了一批新铆钉,科学家接着用这些铆钉连接起了两块一英寸厚的钢板———这些钢板就像“泰坦尼克号”船体上的钢板一样。最后科学家开始在实验室中施加压力弯曲这些铆在一起的钢板,结果发现,当钢板承受了4000公斤的压力后,铆钉头就开始崩脱,导致被铆上的钢板发生分裂。可是如果铆钉中只有2%的矿渣,两块钢板就可以承受9000公斤的负载!
泰坦尼克号沉没内幕:48根铆钉
美国专家宣称,如果这些铆钉符合质量要求,那么“泰坦尼克号”完全可以在海上多坚持数小时,直等到救援船只的到来,而1523名遇难者也都能劫后生还,继续活下来!
§7-1工程实际中的剪切变形和挤压变形
在工程实际中,各个构件之间常用铆钉、螺栓、销子、键等连接件彼此相连而成,-1(a)所示的压力容器,其筒体用若干螺栓与基座和盖板相连;-1(b)所示的联轴节,它用四个螺栓将两根轴相连.
(a)压力容器
(b)联轴节
-1
-1(c)飞机机翼铆接结构。
接头的破坏形式
实验证明:接头受到拉伸和压缩时有如下几种破坏形式:
(1)剪切破坏   
-2所示的接头,其双耳片与中间板用螺栓连接,当拉力P增大时,(如果耳片与中间板强度足够)螺栓有可能沿着m-m和n-n两个面剪断。
-2
剪切发生的条件:
只有当两个力的作用线彼此很靠近,即二力作用线间的距离比杆的横向尺寸小得很多时,剪切变形才成为主要变形形式。
(2)挤压破坏  
 除可能发生上述螺栓剪切破坏外,由于螺栓与耳片或中间板之间发生相互挤压,当挤压力过大时,可能螺栓被局部压扁,或者孔变成椭圆形,且孔壁边缘起“皱”,-3所示为中间板被挤压破坏的情形。
-3
(3)板或耳片被拉断
   当P力增大时,板或耳片可能沿被孔削弱的横截面拉断,-4所示的中间板被拉断。
-4
(4)板或耳片被剪豁
   当板或耳片的边距不够时,有时会发生剪豁,-5所示的中间板被剪豁。设计时,如果保证边距a≥2d(d为钉的直径,a为边距),此破坏可以避免。
-5
(a)剪切强度条件:
-1
强度条件为:
式中:
A为螺栓的横截面面积,[τ]为连接件的许用剪应力,其值等于螺栓的破坏应力除以安全系数n,安全系数n可在设计规范中查得。
塑性材料:
脆性材料: