材料力学第十章连接强度计算.ppt

作者:黄孟生,第十章,连接件的强度计算,10-1概述,工程中几个杆件彼此连接时，起连接作用的部件件称为连(联)接件。,铆接,键连接：,榫接:,胶接：,焊接：,焊接、胶接.,连接件：铆钉（螺栓、销钉）,键；榫接；,除杆件整体必须满足强度、刚度和稳定性的要求外，连接件本身也应具有足够的强度.,剪切变形,可见：作用在连接件两侧面上的一对合力大小相等、方向相反且相距很近，并使各自作用部分沿着与合力作用线之间的截面m-m（剪切面）发生相对错动。这种变形称为剪切变形。,连接件的计算方法：,实用计算方法：对连接件的破坏形态、应力的分布作一些合理的简化或假设。,连接件本身不是杆件，变形又很复杂。,实践表明，只要简化得当，有充分的实验依据，其结果能满足工程要求。,用实用计算方法计算各种相应的名义应力;,用实用计算方法计算与破坏荷载相应的各种名义极限应力.,10-2铆接强度计算,一、简单铆接接头,（一）搭接接头,破坏形式：,（1）铆钉沿横截面剪断剪切破坏；,（2）铆钉与板孔壁相互挤压而在铆钉柱表面和板孔壁柱面发生显著的塑性变形挤压破坏；,（3）板在钉孔位置由于截面削弱而被拉断拉断破坏；,1、剪切强度计算,名义切应力：,AS剪切面面积(d2/4),剪切强度条件：,2、挤压强度计算,Fbs=F,名义挤压应力：,挤压面积：Abs=d,挤压强度条件：,bs容许挤压应力.钢材bs=（1.72.0）,3、拉伸强度计算,名义拉应力：,At=（b-d),拉伸强度条件：,（二）对接接头,AS剪切面面积。,名义切应力：,有两个剪切面双剪。,一般21,名义挤压应力：,Abs挤压面面积。,由于21，考虑主板的拉伸强度。,名义拉应力：,At主板受拉面面积。,二、铆钉群接头,如果搭接接头每块板或对接接头的每块主板中的铆钉超过一个，这种接头就称为铆钉群接头。,在铆钉群接头中，通常各铆钉的直径相同、材料也相同，并按一定的规律排列。,（一）外力通过铆钉群中心,1、搭接接头,2、对接接头,假定外力均匀分配在每个铆钉上，每个铆钉所受力均相等为F/n。因此，每个铆钉的名义切应力、名义挤压应力均相等。,拉伸强度计算时，要注意铆钉的实际排列情况。,危险截面要综合考虑铆钉孔削弱后的截面面积和轴力大小两个因素。,例1：已知F=130kN，b=110mm,=10mm,1=7mm，d=17mm,=120MPa，t=170MPa，bs=300MPa。校核铆接头强度.,解：F通过铆钉群中心，故每个铆钉受力均等，均为F/3。,由于对接，铆钉又受双剪。,剪切强度为：,铆钉剪切强度足够。,21,需校核主板（或铆钉）中间段的挤压强度。,挤压强度满足。,bs,主板的拉伸强度为：,危险截面可能是1-1、2-2，分别校核为：,主板拉伸强度也满足。,F,（二）外力不通过铆钉群中心,偏心荷载铆钉群,在F作用下，铆钉群的分析计算与（一）相同。,每个铆钉所受的力为：,方向与F相同。,在力偶Me作用下，每个铆钉受力大小与该铆钉截面形心至铆钉群中心的距离ri成正比。,FiM垂直于ri,方向与力偶Me的转向相同。,在F与Me共同作用下，每个铆钉所受的力：,例2：已知D=100mm,D0=200mm,轴在扭转时的max=70MPa，螺栓=60MPa.求螺栓所需直径d.,其中ri=D0/2，,故Fi均相等。,解：由题意。这是一个仅承受力偶矩作用的螺栓群接头问题。螺栓均为单剪。,又由轴的最大切应力可得：,名义切应力为:,由,10-3其它连接件和连接的计算,一、键连接的强度计算,1、剪切强度计算,由力矩平衡：,名义切应力：,容许切应力,AS=bl剪切面面积,剪切强度条件：,2、挤压强度计算,由平衡Fbs=F=FS=2T/d,名义挤压应力：,Abs=hl/2,挤压强度条件：,挤压面面积。,二、榫接强度计算,1、剪切强度计算,由平衡FS=F,名义切应力：,AS=bl,剪切强度条件:,剪切面面积,2、挤压强度计算,由平衡Fbs=F,名义挤压应力：,Abs=hb挤压面面积,挤压强度条件：,3、拉伸强度计算,Mz=F(h+)/4,名义拉应力：,横截面面积,FN=F，,拉伸强度条件:,例3：一木屋架榫接节点，斜杆和水平杆均为bh=140180mm2的矩形截面。顺=1MPa，bs顺=8MPa，bs横=2.4MPa，F1=50kN，求、a。,解：由题意：F2=F1cos30=43.3kN,f-n为顺纹剪切面，AS=ab,FS=F2=43.3kN,m-n为挤压面，Abs=b,Fbs=F2=43.3kN,由,当挤压面的法线与木纹的夹角为。,三、梁的连接强度计算,例4：两厚木块用螺钉连接而成。如各横截面上的剪力为3kN，求螺钉的间距。已知：螺钉直径d=4mm，=60MPa,Iz=113.5106mm4,S*z=20050(87.5-25)=6251