1.剪切变形的概念

当构件的某一截面两侧受到一对大小相等、方向相反、作用线相距很近的横向外力作用时，构件的相邻两部分将沿外力作用线方向发生相对错动，这种变形称为剪切变形。机械工程中有许多连接件，如铆钉（见图2-20）、键等都会产生剪切变形。发生相对错动的截面称为剪切面，如图中的m—m截面。剪切面平行于外力的方向，位于两个反向的外力之间。

图2-20　受剪切铆钉

2.切应力

以图2-21所示的铆钉连接为例来说明切应力。首先应用截面法假想地将铆钉沿剪切面m—m将铆钉截为两段[见图2-21（b）]，任取一段为研究对象[见图2-21（c）]，由平衡条件可知，剪切面上必有一个与外力F大小相等、方向相反的内力，这个与截面相切的内力称为剪力，用符号FS表示。由平衡方程∑Fx=0，可得到剪力的大小：

FS=F

由于剪力FS存在，剪切面上必然有平行于截面的切应力，如图2-21（d）所示。切应力是表示沿剪切面上应力分布的程度，即单位面积上所受到的剪力。机械工程上一般认为剪力在剪切面上是均匀分布的。因此，切应力可按下列公式计算：

图2-21　铆钉连接件受力分析

式中，FS——剪切面上的剪力；

　　　A——剪切面的面积。

3.剪切强度条件(www.daowen.com)

为了保证连接件在工作时不发生剪切破坏，必须使连接件剪切面上的工作切应力不超过材料的许用切应力，即连接件的剪切强度条件为

式中，[τ]——材料的许用切应力，其值可根据试验得到的抗剪强度τb，再除以安全系数获得。

工程中常用材料的许用应力，可从有关设计手册中查得。连接件的剪切强度条件同样可以解决强度的校核、截面尺寸选择和确定许可载荷等问题。

【例2-2】　如图2-22所示，已知钢板厚度t=10mm，其剪切强度τb=300MPa。如果用冲床将钢板冲出直径d=25mm的孔，试分析最小需要多大的冲剪力？

图2-22　钢板冲孔示意图

解：冲孔的过程实际上是钢板剪切破坏的过程，因此，必须使剪切面上的最大切应力大于或等于材料的剪切强度。在此问题中，剪切面是圆柱形侧表面，如图2-22（b）所示。剪切面的面积是：

能冲出孔的条件是

即

答：冲孔所需要的最小冲剪力是236kN。