第03章 联接件强度的实用计算

1第三章联接件体系的强度实用计算PracticalCalculationofStrengthforConnectionSystem赠言：君子之道，辟（譬）如行远，必自迩；辟（譬）如登高，必自卑。子思《中庸》2•3.1概述•3.2剪切的实用计算•3.3挤压的实用计算3如果受拉构件是拼接的，除了受拉，还受什么作用？注意力转到联接件3.1概述在被联接构件（ConnectiveComponents）之间，常用铆钉作为联接件（Connector）4•两个或多个构件相连——1.用钉子、铆钉等联结2.焊接3.其它•本章只研究4种联接件——螺栓、销钉、铆钉、键块•联接件体系（联接件、被联接构件）的受力特点：力在一条轴线上传递中有所偏离（与拉压情况不同）问题：1.力传递的偏离引起什么新的力学现象？2.如何计算联接件、被联接构件的强度？5简单典型——1个螺栓、2个被联接的构件先研究螺栓的受力情况6螺栓受力特点1、横截面mn,pq上有作用力V——象剪刀一样，试图把螺栓从该截面处剪开称V为剪力(Shearforce)，引起切应力（Shearstress)2、杆段①、②、③受到被联接构件的挤压（Bearing)引起挤压应力（Bearingstress)7基于螺栓的受力分析，容易预测出螺栓可能的失效形式（1）在截面mn,pq处被剪断（2）受挤压部分的半圆被“挤扁”（近似半椭圆）照片中的螺栓产生了塑性变形，验证了情况(2)还应当研究被联接构件有没有新的受力特点8被联接构件受力特点1、没有受剪力作用2、同螺栓杆段①、②、③对应半圆孔受到螺栓挤压，有可能导致变形过大而失效（变成近似椭圆孔）3、螺栓挤压，有可能把被联接构件端部豁开（一般将端部设计得充分长，抵御豁开力，因而对此不计算）9为保证设计的安全,必须对联接件、被联接构件进行强度计算：联接件——切应力，挤压应力被联接构件——挤压应力•切应力、挤压应力的分布函数很复杂，需用有限元等数值方法计算（如挤压应力属于接触问题）•为了方便工程，提出实用计算——假定应力均匀分布，得到名义应力；本质算平均应力•剪切实用计算的步骤1、算出剪力（根据静力平衡）2、计算名义切应力（或平均切应力）3、强度校核3.2剪切的实用计算10剪切强度计算1、剪力2、名义切应力假定切应力均匀分布，剪力V引起的切应力为m——名义的汉语拼音，或平均（mean）的英文缩写2/2PVPV2224/2/DPDPAVm11为许用切应力3、强度校核若说明设计满足强度要求否则，需重新设计，如加大螺栓直径等m12•如何确定许用切应力bnbn对材料做剪切试验，可测得剪断时的切应力值则该材料的许用切应力为——剪切安全因数试验结论塑性脆性t0.8)-(0.6t)0.1-8(0.13算例141.静力平衡得到剪力V=P2.螺栓截面mn上平均切应力或名义切应力2244/DPDPAVm3.强度校核m15•在联接件中通常同时出现——挤压应力和切应力但二者有明显区别AB剪力V挤压力PA向剪力作用面积B向挤压力计算面积AbsbsbsbsAP3.3挤压的实用计算•挤压应力计算面积——实际挤压面在垂直挤压力方向上的投影bs—bearingstress16AB剪力V挤压力PA向剪力作用面积B向挤压力计算面积Abs注意：实际挤压面是半圆柱•切应力——1、计算面积是剪力的真实作用区2、名义切应力是真实的平均切应力•挤压应力——1、计算面积不一定是挤压力真实作用区2、名义挤压应力不一定是平均挤压应力17•综上所述，挤压应力公式属于真正的假定计算•许用挤压应力也是靠破坏试验确定•试验结果•联接件中通常同时出现——挤压应力、切应力•被联接构件通常只出现——挤压应力tbs.-.)0271(18例题19•外载集度p=2MPa,角钢厚t=12mm,长L=150mm,宽b=60mm，螺栓直径d=15mm.求螺栓名义切应力和螺栓与角钢间的名义挤压应力（忽略角钢与工字钢之间的摩擦力）•解：（1）角钢承受的总载荷pbLF22pbLFV（2）每个螺栓的剪力20（3）螺栓所受的名义切应力)MPa(......dpbL/d/pbLAV96500150143150060022242222剪22pbLFQ4）单个螺栓与角钢间的挤压力21（5）螺栓与角钢间的名义挤压应力)MPa(.....tdpbLtd/pbLAQ500150012021500600222挤22例题要点提示•例3.1（P76）（1）看懂图3.5(a)（2）(P77)第1-3行一段话(由于…强度)不妥(应改为:应当分段验算销钉的挤压强度)•例3.2（P77）（1）如何传力（2）剪力、挤压力计算•例3.3（P79）（1）剪切面判断—沿圆周垂直向下（2）挤压面判断—圆面积•例3.4（P79）（1）假定—铆钉受力相同（2）铆钉的剪切、挤压（3）钢板的局部挤压、整体拉伸