剪切计算和常用材料强度复习过程
材料的剪切性能测试与分析
材料的剪切性能测试与分析材料的剪切性能是指材料在受到剪切力作用下的变形和破坏行为。
剪切性能的测试和分析对于材料的设计、生产和应用具有重要意义。
本文将介绍材料剪切性能测试的常用方法和分析过程，以帮助读者了解和应用该测试。
一、引言材料的剪切性能是材料力学性能的重要指标之一，对于了解材料的强度、韧性和可加工性具有重要意义。
因此，对于材料的剪切性能进行测试和分析，可以为材料研究和工程应用提供重要的数据和参考依据。
二、常用的剪切性能测试方法1. 剪切试验剪切试验是通过施加剪切力来测试材料的剪切性能。
在剪切试验中，常用的测试方法包括剪切强度、剪切模量和剪切变形等指标。
通过测量剪切载荷和变形，可以得到材料的剪切应力-应变曲线，进而评估材料的剪切性能。
2. 剪切切割试验剪切切割试验是通过刀具对材料进行切割来测试材料的剪切性能。
在剪切切割试验中，可以测量切割力和切割速度等指标。
通过改变刀具形状、切割速度和材料厚度等参数，可以评估材料的切割性能。
3. 剪切剥离试验剪切剥离试验是通过施加剪切力来测试材料的粘接性能。
在剪切剥离试验中，常用的测试方法包括剪切剥离强度和剪切剥离能等指标。
通过测量剪切剥离力和剥离长度，可以评估材料的粘接剪切性能。
三、剪切性能测试的分析过程剪切性能测试的分析过程主要包括数据处理和结果分析两个环节。
1. 数据处理在剪切性能测试中，需要对测试数据进行处理，以得到准确可靠的评估结果。
数据处理包括计算剪切应力、剪切应变、剪切模量等指标，以及绘制剪切应力-应变曲线等图表。
此外，还需要进行统计学处理，以消除测试误差对评估结果的影响。
2. 结果分析剪切性能测试的结果分析是对测试数据进行解读和评估，以获得对材料性能的认识和理解。
通过分析剪切应力-应变曲线的形状和特征，可以判断材料的强度、韧性和可加工性等性能。
此外，还可以与其他材料进行对比分析，以评估材料的优劣和适用范围。
四、剪切性能测试的应用剪切性能测试在材料工程和应用领域有着广泛的应用。
工程力学剪切强度计算公式
工程力学剪切强度计算公式工程力学是研究物体在外力作用下的运动和静止状态的学科，是工程学的基础课程之一。
在工程力学中，剪切强度是一个重要的参数，它用来描述材料抵抗剪切力的能力。
剪切强度的计算公式是工程力学中的重要内容之一，下面我们将介绍剪切强度的计算公式及其应用。
剪切强度是材料抵抗剪切应力的能力。
在材料科学中，剪切强度通常用τ表示，单位为帕斯卡（Pa）。
剪切强度的计算公式可以根据不同的材料和结构形式而有所不同，下面我们将介绍几种常见的剪切强度计算公式。
1. 金属材料的剪切强度计算公式。
对于金属材料来说，剪切强度的计算公式可以通过材料的抗拉强度和材料的屈服强度来计算。
一般来说，金属材料的抗拉强度和屈服强度之间存在一定的关系，可以通过材料的拉伸试验来确定。
假设材料的抗拉强度为σ，屈服强度为σy，则金属材料的剪切强度τ可以通过以下公式来计算：τ = 0.5 σ。
这个公式是根据材料的本构关系和材料的力学性能来确定的，可以通过实验来验证和修正。
2. 混凝土材料的剪切强度计算公式。
对于混凝土材料来说，剪切强度的计算公式可以通过混凝土的抗压强度来计算。
混凝土的抗压强度是通过混凝土的压缩试验来确定的，一般来说，混凝土的抗压强度和剪切强度之间存在一定的关系。
假设混凝土的抗压强度为f_c，则混凝土材料的剪切强度τ可以通过以下公式来计算：τ = 0.2 f_c。
这个公式是根据混凝土的本构关系和混凝土的力学性能来确定的，可以通过实验来验证和修正。
3. 塑料材料的剪切强度计算公式。
对于塑料材料来说，剪切强度的计算公式可以通过材料的抗拉强度和材料的屈服强度来计算。
一般来说，塑料材料的抗拉强度和屈服强度之间存在一定的关系，可以通过材料的拉伸试验来确定。
假设材料的抗拉强度为σ，屈服强度为σy，则塑料材料的剪切强度τ可以通过以下公式来计算：τ = 0.4 σ。
这个公式是根据塑料材料的本构关系和塑料材料的力学性能来确定的，可以通过实验来验证和修正。
剪切计算及常用材料强度
剪切计算及常用材料强度剪切计算是在工程设计和结构分析中经常使用的一种计算方法，用于确定材料在受受力时可能发生的剪切破坏。
在这篇文章中，我们将介绍剪切计算的基本原理和常用的材料强度。
剪切计算的基本原理是根据达西定律，即切线剪切应力与切线剪切应变成正比的关系。
剪切应力是指作用在材料上的力在剪切面上的分布情况，剪切应变是指材料在受到剪切力作用时发生的形变。
剪切计算可以通过计算剪切应力和材料强度的比较来确定材料的剪切破坏情况。
常用的材料强度包括屈服强度、抗拉强度和抗剪强度。
屈服强度是指材料在受到一定应力作用时发生塑性变形的临界值。
抗拉强度是指材料在受到拉伸力作用时抵抗破坏的能力。
抗剪强度是指材料在受到剪切力作用时抵抗破坏的能力。
剪切计算中常用的材料强度包括剪切屈服强度和剪切抗拉强度。
剪切屈服强度是指材料在受到剪切力作用时发生塑性变形的临界值，在剪切计算中经常使用。
剪切抗拉强度是指材料在受到剪切力作用时抵抗破坏的能力，在剪切计算中也经常使用。
剪切计算的具体步骤如下：1.确定受力区域：首先需要确定材料中受力的区域，即产生剪切力的区域。
2.计算剪切应力：根据受力区域的几何形状和受力的大小，可以计算得到剪切应力的值。
3.比较剪切应力和材料强度：将计算得到的剪切应力与材料的剪切屈服强度或剪切抗拉强度进行比较，以确定材料是否会发生剪切破坏。
剪切计算是工程设计和结构分析中的重要环节，可以帮助工程师确定材料的使用范围和优化结构设计。
在进行剪切计算时，需要根据具体的材料特性和受力情况选择合适的材料强度指标，并结合实际工程要求进行分析和评估。
常用的材料强度取决于材料的种类和制造工艺，不同类型的材料具有不同的强度特性。
一般来说，金属材料具有较高的抗拉强度和抗剪强度，而非金属材料一般具有较低的强度。
在选择材料和进行剪切计算时，需要对具体材料的特性有一定的了解，以便进行准确的计算和分析。
总之，剪切计算是一种常用的工程计算方法，用于确定材料在受到剪切力作用时可能发生的破坏情况。
材料强度计算公式
材料强度计算公式以材料强度计算公式为标题，我们将探讨材料强度计算的方法和应用。
材料强度是指材料在受力下的抗变形或破坏能力。
在工程设计和材料选择过程中，了解材料的强度是至关重要的。
材料强度计算公式是通过数学模型和实验数据建立的，可以用来预测材料在不同条件下的强度表现。
这些公式通常基于材料的物理性质、力学性能和应力分析等因素。
在材料强度计算中，常用的公式包括拉伸强度、屈服强度、压缩强度和剪切强度等。
下面我们将逐个介绍这些公式的计算方法和应用。
1. 拉伸强度计算公式:拉伸强度是材料在拉伸过程中所能承受的最大应力。
一般情况下，拉伸强度等于断裂强度。
拉伸强度计算公式可以表示为:拉伸强度 = 断裂强度 = F/A其中，F是材料所承受的拉伸力，A是材料的横截面积。
2. 屈服强度计算公式:屈服强度是材料在受力过程中开始变形的临界点。
屈服强度计算公式可以表示为:屈服强度 = F/A其中，F是材料所承受的屈服力，A是材料的横截面积。
3. 压缩强度计算公式:压缩强度是材料在受力过程中抵抗压缩应力的能力。
压缩强度计算公式可以表示为:压缩强度 = F/A其中，F是材料所承受的压缩力，A是材料的横截面积。
4. 剪切强度计算公式:剪切强度是材料在受剪切力作用下的抵抗能力。
剪切强度计算公式可以表示为:剪切强度 = F/A其中，F是材料所承受的剪切力，A是材料所受剪切力的横截面积。
以上是常见的材料强度计算公式，它们在工程设计和材料选择过程中具有重要的应用价值。
通过这些公式，工程师可以预测材料在不同受力条件下的强度表现，从而选择合适的材料来满足设计要求。
需要注意的是，材料强度计算公式只是一种理论模型，实际应用时还需考虑其他因素，如材料的工艺处理、温度、湿度等。
此外，不同材料的强度计算方法也会有所差异，需要根据具体材料的特性进行选择和应用。
总结起来，材料强度计算公式是工程设计和材料选择过程中的重要工具。
通过这些公式，我们可以预测材料在不同受力条件下的强度表现，从而选择合适的材料来满足设计要求。
抗剪切强度计算公式
抗剪切强度计算公式抗剪切强度是材料力学中一个重要的概念，在工程和科学领域有着广泛的应用。
那咱们就来好好聊聊抗剪切强度计算公式。
咱们先从一个简单的例子说起哈。
就说有一次我去工地，看到工人们正在搭建一座钢结构的桥梁。
这时候我就好奇啦，这桥梁能承受得住那么大的重量和各种力的作用，到底是为啥呢？其中一个关键因素就是材料的抗剪切强度。
抗剪切强度的计算公式通常与材料的性质、受力情况等有关。
一般来说，对于常见的材料，比如钢材，其抗剪切强度可以用τ = F / (A ×sinθ) 这个公式来计算。
这里的τ就是抗剪切强度，F 是施加的剪切力，A 是剪切面的面积，θ 是剪切面与力的夹角。
咱们拿一块钢板来举例。
假设这块钢板的厚度是 5 毫米，宽度是100 毫米，长度是 200 毫米。
然后有一个沿着钢板宽度方向施加的剪切力，大小是 10000 牛顿。
这时候，剪切面的面积 A 就是钢板的厚度乘以宽度，也就是 5 毫米乘以 100 毫米，换算成平方米就是 0.005 平方米乘以 0.1 平方米，等于 0.0005 平方米。
如果剪切力与钢板宽度方向的夹角是45 度，sin45 度约等于0.707。
那么通过公式τ = 10000 / (0.0005 × 0.707) ，就能算出这块钢板的抗剪切强度啦。
在实际应用中，情况可复杂得多。
比如说，不同的材料，像铝合金、铸铁、塑料等等，它们的抗剪切强度特性都不一样。
而且，受力的情况也可能不是这么简单直接，可能是多个方向的力同时作用，还可能存在应力集中的情况。
我还记得有一次在实验室里，我们做材料的抗剪切强度测试。
那是一根圆柱形的试件，要放在专门的试验机上进行加载。
大家都紧张地盯着仪器上的数据变化，心里都盼着能得到准确可靠的结果。
当加载到一定程度，试件终于发生了剪切破坏，那一刻，我们都知道，这一组实验数据对于后续的研究和工程应用有着重要的意义。
再比如说，在汽车制造中，零部件的抗剪切强度可关乎着车辆的安全性能。
材料力学：第三章 剪切
F 挤压面上应力分布也是复杂的
F
实用计算中，名义挤压应力公式
bs
Fbs Abs
Fbs
Fbs
Abs d
——挤压面的计算面积
挤压强度条件：
bs
Fbs Abs
bs
挤压强度条件同样可解三类问题 bs 常由实验方法确定
例: 已知： =2 mm，b =15 mm，d =4 mm，[ =100 MPa， [] bs =300 MPa，[ ]=160 MPa。 试求：[F]
第三章 剪 切
一. 剪切的概念和实例 二. 剪切的实用计算 三. 挤压的实用计算
一. 剪切的概念和实例 工程实际中用到各种各样的连接，如： 铆钉
销轴
平键 榫连接
(剪切)受力特点： 作用在构件两侧面上的外力合力大小相 等、方向相反且作用线相距很近。
变形特点： 构件沿两力作用线之间的某一截面产生相 对错动或错动趋势。
F F
剪切面上的内力 Fs （用截面法求）
实用计算中假设切应力在剪切
F
m m
面（m-m截面）上是均匀分布的 F
名义切应力计算公式：
F
m
m
FS
FS m
m
F
Fs
A
剪切强度条件：
Fs
A
——名义许用切应力
由实验方法确定
剪切强度条件同样可解三类问题
三. 挤压的实用计算
挤压力不是内力，而是外力
解： 1、剪切强度
4F πd 2
[
]
F πd 2[ ] 1.257 kN
4
2、挤压强度
bs
F
d
[ ]bs
F d[ ]bs 2.40KN
3、钢板拉伸强度 F
剪切强度(mpa)
剪切强度的概念、计算方法和应用剪切强度是一个工程学名词，用来描述物质在承受剪切力时的抗破坏能力。
剪切力是两个平行且方向相反的力，当用剪刀剪纸张时，纸张就是因为剪切力而剪开。
不同的材料有不同的剪切强度，这决定了它们在结构设计和制造中的适用性和安全性。
本文将从以下几个方面介绍剪切强度的概念、计算方法和应用：一、剪切强度的定义根据不同的测试方法和条件，剪切强度有不同的定义。
一般来说，剪切强度可以分为以下几种：单轴剪切强度：指在单轴加载下，单位粘接面所能承受的最大剪切力。
其单位通常用兆帕（MPa）表示。
例如，粘接强度是指粘接件破坏时的单轴剪切强度。
双轴剪切强度：指在双轴加载下，单位粘接面所能承受的最大剪切力。
其单位也用兆帕（MPa）表示。
例如，钢筋混凝土梁中的肋筋可以增加梁的双轴剪切强度。
极限剪切强度：指材料在承受剪切力时出现降伏或结构失效时的最大剪切应力。
其单位也用兆帕（MPa）表示。
极限剪切强度与材料的抗拉强度和降伏强度有一定的关系，具体见下表。
材料极限抗拉强度（UTS）极限剪切强度（USS）抗拉降伏强度（TYS）剪切降伏强度（SYS）钢UTS0.75*UTS TYS0.58*TYS球墨铸铁UTS0.9*UTS TYS0.75*TYS展性铸铁UTS UTS--锻铁UTS0.83*UTS--铸铁UTS 1.3*UTS--铝和铝合金UTS0.65*UTS TYS0.55*TYS二、剪切强度的计算方法要计算材料或结构件的剪切强度，需要知道以下几个参数：失效力：指导致材料或结构件破坏的外力大小。
例如，用剪刀剪纸张时，失效力就是剪刀对纸张施加的力。
抵抗面积：指承受失效力的截面积。
例如，用剪刀剪纸张时，抵抗面积就是纸张被剪开的边缘长度乘以纸张的厚度。
剪切应力：指单位抵抗面积上的剪切力。
其计算公式为：τ=F A其中，τ是剪切应力，F是失效力，A是抵抗面积。
剪切应变：指单位长度上的剪切位移。
其计算公式为：γ=Δx L其中，γ是剪切应变，Δx是剪切位移，L是原始长度。
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。
[]sF 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。
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dmax max2=[]4F F d Aσσπ=≤所以3max 644400100.034 3.4[]40010F d m cmπσπ⨯⨯≥===⨯⨯(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。
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剪切计算和常用材料
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
A (5-6)
这里[T ]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T。
，再除以安全系数n,得许用剪应力[T ]。
[]- n(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[T ]与材料的许用拉应力[(7 ]之间，存在如下关系：对塑性材料：
[]0钟0.8[]
对脆性材料：
[]0・8屮.0[]
(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，[T ] = 30MPa直径d=20mm挂钩及被连接板件的厚度分别为t = 8mm和t i= 12mm牵引力F=15kN。
试校核销钉的剪切强度。
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:
F s
销钉横截面上的剪应力为:
MPa试设计冲头的最小直径及钢板最大厚度
F s
A
15 103
2 J2。
103)2
23.9MPa<[]
故销钉满足剪切强度要求。
例
5-2如图5-13所示冲床, F ma=400KN冲头[7 ]=400MPa冲剪钢板的极限剪应力T b=360
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。
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
例5-3如图5-14所示螺钉受轴向拉力F 作用，已知[T ]=0.6[ （T ]，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:
F dh
max
A
F max
0.034m 3.4cm 所以 F s
A
max
dt
F max
3
400 10
3.4 102 360 106
0.0104m 1.04cm
F N
4F 7
F s A
-*—d
:‘4 400 103
V 400 106
钢板的剪切面是直径为d 高为t 的柱表面
当C、T同时分别达到［(7 ］、［T ］时•材料的利用最合理，既
F 4F
0.6 2
dh d
所以可得
d :h 2.4
二extPart_01C9B6CD.
第二节冲压常用材料的化学成分和力学性能
—、黑色金属
二、有色金属
三、非金属
、黑色金属么
1. 深拉深用冷轧钢板发化学成分和力学性能
08AI 、08F、08、及
1 )深拉深钢板的化学成分深拉深用冷轧钢板主要有
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)
（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。
08AI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
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
1）拉深很复杂零件；F—拉深复杂零件
2）其他深冲薄钢板（包括热轧板）按冲压性能分级为：Z —最伸拉深件；S
—深拉深件；P—普通拉深件
3）深拉深冷轧薄钢板的力学性能（表8 —47）
表8 —47 深拉深冷轧薄钢板的力学性能（GB/T5213 —1985和GB/T710 —1991 )
4）深拉深冷轧薄钢板的杯突试验冲压深度（表8 —48）
表8 —48 深拉深冷轧薄钢板的杯突试验冲压深度
（GB/T5213 —1985 和GB/T710 —1991）
2. 常用材料的力学性能
(1)黑色金属材料的力学性能(表8 —49) 表8 —49 黑色金属材料的力学性能
（2 ）钢在加热时的抗剪强度（表8 —50）
表8—50 钢在加热状态的抗剪强度（单位：MPa）
（3）普通碳素钢冷弯实验指标（8-51）
—)
注：B —试样宽度
、有色金属 么
有色金属的力学性能(表 8 — 52)
表8 — 52 有色金属的力学性能
限可以不作交货条件
三、非金属•
（1）非金属材料的极限抗剪强度（表8 —53）
表8 —53 非金属材料的极限抗剪强度（单位：MPa）
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材料名称
极限抗剪强度T
管状凸模裁切普通凸模冲裁
纸胶板100〜130 140〜200 布胶板90 〜100 120〜180
玻璃布胶板120〜140 160〜185 金属箔的玻璃布胶板130〜150 160〜220 金属箔的纸胶板110〜130 140〜200 环氧酚醛玻璃布板180〜210 210〜240
工业橡胶板1〜6 20 〜80 石棉橡胶40 —
人造橡胶，硬橡胶40 〜70 —
层压纸板100〜130 140〜200 层压布板90 〜100 120〜180 绝缘纸板40 〜70 60 〜100
厚纸板30 〜40 40 〜80 软钢纸板20 〜40 20 〜30
有机玻璃70 〜80 90 〜100 聚氯乙烯60 〜80 100〜130 氯乙烯30 〜40 50 赛璐咯40 ~ 60 80 〜100 皮革6〜8 30 〜50 工业用皮革—45 ~ 55 工业用毛毡 4 ~ 5 —
桦木胶合板10 —
漆布、绝缘漆布30 〜60 —
云母50 〜80 60 〜100 人造云母120〜150 140〜180
硬钢纸板30 〜50 40 ~ 45 (2)非金属材料加热时的抗剪强度(表8 —54)
表8 —54 非金属材料加热时的抗剪强度
100 59〜78 49 ~ 59 39 〜49 39
赛璐咯
22 78 〜98 69 〜78 59 〜64 59
70 49 39 34 29
注：表列抗剪强度用于普通凸模冲裁时f的计算
值
=600000/ (3.14*260*5 ) V 0.6*235
=146MPa 大于了许用剪切力，不合理
=600000/4082
V 141MPa。