第9章 剪切与联接件

1、剪切和挤压剪切和挤压 连接件的实用计算连接件的实用计算 Practical Calculation of Strength for Connection System 第四节第四节 铆钉连接的计算铆钉连接的计算 第一节第一节 概述概述 第三节第三节 挤压的实用计算挤压的实用计算 第二节第二节 剪切的实用计算剪切的实用计算 m 键键 连连 接接 铆钉铆钉（或（或螺栓螺栓）连接）连接 榫齿榫齿 连接连接 连接件连接件 connector 在构件在构件(被连接件被连接件connective component)连接处起连接作连接处起连接作 用的部件。（用的部件。（如：如：螺栓、销螺栓、销 钉、键、铆

2、钉、木榫接头、钉、键、铆钉、木榫接头、 焊接接头焊接接头等。等。） 第一节第一节 概述概述 剪切与连接件的实用计算剪切与连接件的实用计算 以铆钉连接铆钉连接为例，连接处的破坏可 能性有三种： 1）铆钉(连接件)在 mm 和 nn 截面被剪断被剪断； 2）铆钉和钢板在接触面上因挤压挤压 使连接松动； 3）钢板(被连接件)在受铆钉孔削弱铆钉孔削弱 的截面处被拉断的截面处被拉断。 连接件connector 被连接件connective component 受力特点受力特点：外力大小相等、方向相反、相距很近、：外力大小相等、方向相反、相距很近、 垂直于轴线垂直于轴线 变形特点变形特点：在平行外力之间的

3、截面，发生相对错动：在平行外力之间的截面，发生相对错动 变形。变形。 1.剪切受力和变形特点剪切受力和变形特点 2.剪切计算只对连接件进行剪切计算只对连接件进行 3.名义切应力名义切应力 SS S A F A F F FS=F AS 剪力剪力-与剪切面平行与剪切面平行 剪切面面积剪切面面积 第二节第二节 剪切实用计算剪切实用计算 剪切与连接件的实用计算剪切与连接件的实用计算 F F剪切面剪切面 F F F FS 上刀刃上刀刃 下刀刃下刀刃 n n F FF FS 剪切面剪切面 剪切与连接件的实用计算剪切与连接件的实用计算 注：剪切面与外力平行注：剪切面与外力平行 3.剪切强度条件剪切强度条件

4、max 4.许用剪（切）应力许用剪（切）应力 1安全系数 采用 ：n n ： n n u u u u 模拟试验确定。极限剪切应力， 剪切与连接件的实用计算剪切与连接件的实用计算 max 最大工作剪切应力最大工作剪切应力 例例1 图示装置常用来确定胶接处的抗剪强度，如已知破图示装置常用来确定胶接处的抗剪强度，如已知破 坏时的荷载为坏时的荷载为10kN，试求胶接处的极限剪（切）应力。，试求胶接处的极限剪（切）应力。 胶缝胶缝 30mm 10mm F FSFS F kN5 2 S F F 24 m10301. 003. 0 s A MPa7 .16Pa107 .16 103 105 6 4 3 S

5、s u A F 解：解： 剪切与连接件的实用计算剪切与连接件的实用计算 h F d 剪切面剪切面 d h 挤压面挤压面 例例2 如图螺钉，已知：如图螺钉，已知： =0.6s s，求其，求其d:h的合理比值的合理比值。 解解 h F d 当当s s， 分别达到分别达到 ，s s时，时， 材料的利用最合理材料的利用最合理 s s dh F A F d F A F S S 2 N 4 4 . 2: 4 6 . 0 2 hd d F dh F 得 剪切面剪切面 d h 剪切与连接件的实用计算剪切与连接件的实用计算 1.挤压的概念挤压的概念 F F 挤压面挤压面 FF 压溃压溃(塑性变形塑性变形) 挤压

6、计算对连接件与被连接件都需进行挤压计算对连接件与被连接件都需进行 第三节第三节 挤压的实用计算挤压的实用计算 剪切与连接件的实用计算剪切与连接件的实用计算 F F剪切面剪切面 3.挤压强度条件挤压强度条件： bsbs ss max )( 4.挤压许用应力挤压许用应力：由模拟实验测定由模拟实验测定 挤压面为平面，计算挤压面就是该面挤压面为平面，计算挤压面就是该面 挤压面为弧面，取受力面对半径的投挤压面为弧面，取受力面对半径的投 影面影面 2.挤压应力挤压应力 bs bs bs A F s t d Fbs 挤压力挤压力-与挤压面垂直与挤压面垂直 计算挤压面计算挤压面 Abs=td 剪切与连接件的实

7、用计算剪切与连接件的实用计算 图示木杆接头，已知轴向力F50kN，截面宽度b 250mm，木材的挤压容许应力bs10MPa，许用切 应力1MPa。试根据剪切和挤压强度确定接头的尺 寸L和a。 F F 挤压面 剪切面 F F b a LL lb F A FS b F L mm200 1250 1050 3 bs bs bs bs ba F A F ss bs b F a s mm20 10250 1050 3 h/2 b l d O FS nn Q Fbs F Me nn O Me ：0MO eS M d F 2 blA dMF S e kN1 .57/2 S MPa6 .28 SS bl F

8、A F S 校核键的剪切强度：校核键的剪切强度： kN157 S .FFbs bs bs bs bs bs hl F A F ssMPa2 .95 2/ )( /2 bs hlA 校核键的挤压强度：校核键的挤压强度： 例例3 图示轴与齿轮的平键联接。已知轴直径图示轴与齿轮的平键联接。已知轴直径d=70mm，键的尺寸为，键的尺寸为 bhl=2012100mm，传递的力偶矩，传递的力偶矩Me=2kNm，键的许用应力，键的许用应力 =60MPa，s sbs=100MPa。试校核键的强度。试校核键的强度。 强度满足要求强度满足要求 剪切与连接件的实用计算剪切与连接件的实用计算 bsbs ss max

9、ss A F 例例4 某钢桁架的一个结点如图所示。斜杆某钢桁架的一个结点如图所示。斜杆A由两个由两个636的等边角钢组成，的等边角钢组成， 受力受力F=140kN的作用。该斜杆用螺栓连接在厚度为的作用。该斜杆用螺栓连接在厚度为t=10mm的结点板上，螺栓的结点板上，螺栓 直径为直径为d=16mm。已知角钢、结点板和螺栓的材料均为。已知角钢、结点板和螺栓的材料均为Q235钢，许用应力为钢，许用应力为 =170MPa, =130MPa ,bs =300MPa。试选择螺栓个数，并校核斜杆。试选择螺栓个数，并校核斜杆A的的 拉伸强度。拉伸强度。 F A 解解：分成三个步骤：分成三个步骤：1、由剪切强度

10、条件选择个数；、由剪切强度条件选择个数；2、用挤压强度条件、用挤压强度条件 校核；校核；3、校核斜杆的拉伸强度。、校核斜杆的拉伸强度。 铆钉组承受横向载荷。当螺栓直径相同、铆钉组承受横向载荷。当螺栓直径相同、 外力作用线通过铆钉组截面形心时，可假定外力作用线通过铆钉组截面形心时，可假定 每个螺栓受相同的力。即每个螺栓所受力等每个螺栓受相同的力。即每个螺栓所受力等 于于P/n。 n FnF F 22 S 螺栓有两个受剪面螺栓有两个受剪面 剪切与连接件的实用计算剪切与连接件的实用计算 F Fbs Fbs Fbs m m 1.由剪应力强度条件：由剪应力强度条件： MPa130 1016 10001402 4 2 62 2 S n d n F A F S 得：得：682.n 取：取： 3n 2、校核挤压强度、校核挤压强度 ， n F Fbs bs bs bs bs td nF A F ss MPa292 1016103 1000140 6 满足挤压强度条件满足挤压强度条件 3、校核角钢的拉伸强度、校核角钢的拉伸强度 取两根角钢为分离体，作出受力图和轴力图。取两根角钢为分离