连接件的实用计算法孙版

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1、第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 8.5 连 接 件 的 实 用 计 算 法工 程 中 构 件 或 零 件 彼 此 连 接 时 ， 起 连 接 作 用 的 部 件 称 为 连 接 件 。常 用 铆 钉、螺 栓 、 销 钉 、 键 等 作 为 连 接 件 。 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 连 接 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

2、 传 递 的 偏 离 引 起 什 么 新 的 力 学 现 象 ？ 2. 如 何 计 算 连 接 件 、 被 连 接 构 件 的 强 度 ？ 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 螺 栓 连 接铆 钉 连 接 销 轴 连 接 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 平 键 连 接 榫 齿 连 接 焊 接 连 接 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 联轴节 第 一 章 绪

3、论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 销 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 螺 栓 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 螺 栓 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 螺 栓 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 铆 钉 第 一 章

4、 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 铆 钉 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 平 键 键m 轴 齿 轮 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 P P 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系

5、 焊 接 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 连 接 件 和 被 连 接 件 可 能 存 在 三 种 形 式 的 破 坏 ：1) 铆 钉 沿 剪 切 面 n-n被 剪 断 ， 称 为 剪 切 破 坏 ；2) 铆 钉 和 钢 板 的 接 触 面 （ 挤 压 面 ） 发 生 挤 压 破 坏 ；3) 沿 钢 板 的 铆 钉 孔 截 面 ， 因 强 度 不 足 被 拉 断 。n nP P剪断挤压破坏拉断 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系基 于 螺

6、 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处 被 剪 断 （ 2） 受 挤 压 部 分 的 半 圆 被 “ 挤 扁 ” （ 近 似 半 椭 圆 ） mn 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 剪 切 变 形 的 受 力 特 点 ：一 、 剪 切 的 实 用 计 算构 件 受 等 值 、 反 向 、 作 用 线 距 离 很 近 的 二 平 行 力 的 作 用。 F F 剪 切 面变 形 特 征 ：杆 件 沿 两 力 之 间 的 截 面 发 生 错 动

7、， 甚 至 破 坏 。剪 切 面 ： 发 生 错 动 的 面 。单 剪 切 ： 有 一 个 剪 切 面 的 杆 件 ， 如 铆 钉 。 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系一 个 剪 切 面 单 剪 切 sF 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 单 剪 切 双 剪 切 :有 两 个 剪 切 面 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 FF F mmFSF mm x以 铆

8、 钉 为 例 ： 外 力 内 力 应 力 强 度 计 算剪 力 F S： 0X FFs 剪 切 面 上 的 内 力 。 F Fmm 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系F mm F FS mm x切 应 力 ：假 设 ： AFs A： 剪 切 面 的 面 积 。 AF s剪 切 强 度 条 件 ： 剪 切 面 上 的 应 力 。 在 剪 切 面 上 均 匀 分 布 其 方 向与 Fs 相 同 。 故 是 名 义 剪 应 力 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理

9、工大学工程力学系 ： 许 用 切 应 力 ； 由 实 验 得 。 可 查 有 关 手 册 。 注 意 ：1.剪 切 强 度 条 件 ： 适 用 于 其 它 剪 切 构 件 ;2.剪 切 强 度 条 件 ： 可 解 决 三 类 强 度 问 题 ：1） 校 核 ： 2） 设 计 截 面 尺 寸 ：3） 确 定 许 可 载 荷 ： AF s sFA AFFs )( F 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 二 、 挤 压 的 实 用 计 算挤 压 面 ：连 接 件 和 被 连 接 件 相 互 压 紧的 接 触 面 。 挤 压

10、 破 坏 ：在 挤 压 面 产 生 过 大 的 塑 性 变形 （ 导 致 连 接 松 动 ） 、 压 溃或 连 接 件 （ 如 铆 钉 ） 被 压 扁 。如 图 为 铆 钉 上 的 挤 压 面 。 FF F bsFbsF F 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 FFF F挤 压 力 Fbs： 挤 压 面 上 的 压 力 。 挤 压 应 力 bs：假 设 ： bs在 挤 压 面 上 均 匀 分 布 。 ).( 242 bsbsbs AF 挤 压 面 上 的 正 应 力 。 bearing surface 直 径 d b

11、s 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 挤 压 强 度 条 件 ： bsbsbsbs AF=其 中 bs： 许 用 挤 压 应 力 ；注 意 ： 1) 上 式 可 解 决 三 类 强 度 问 题 ； Abs ： 挤 压 面 的 计 算 面 积 。2） 连 接 件 与 被 连 接 件 的 材 料 不 同 时 ， 应 对 挤 压 强 度较 低 的 材 料 进 行 挤 压 计 算 ， 即 选 用 较 小 的 许 用 挤压 应 力 。 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学

12、昆明理工大学工程力学系 3) 当 挤 压 面 为 平 面 时 ， Abs为 挤 压 面 的 实 际 面 积 ； 2hlAbs h：平键高度l ：平键长度如 平 键 ： F bh l F4) 当 挤 压 面 为 半 圆 柱 面 时 ， A bs为 挤 压 面 的 径 向 投 影 面 积 。如 铆 钉 ： 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系FF FbsFbs 挤 压 面径 向 投 影 面直 径直 径 d bsF bs Fbs dAbs 上 图 的 挤 压 面 积 为 ： 当 挤 压 面 为 半 圆 柱 面 时 ： Abs

13、为 挤 压 面 的 径 向 投 影 面 积 。如 铆 钉 ： 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 bsbsbsbs AF 挤 压 强 度 条 件 ： 7.05.0 切 应 力 强 度 条 件 ： AFs脆 性 材 料 ：塑 性 材 料 ： 5.25.1 bs 0.18.0 5.19.0 bs 小 结 ： 连 接 件 的 强 度 计 算 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系dh FAFbsbsbs 24dFAFs 为 充 分 利 用 材 料 ，

14、 切 应 力 和 挤 压 应 力 应 满 足 242 dFdhF hd 8 2bs 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 图 示 接 头 ， 受 轴 向 力 F 作 用 。 已 知 F=50kN，b=150m m ， =10m m ， d=17m m ， a=80m m ， =160MPa，=120MPa， bs=320MPa， 铆 钉 和 板 的 材 料 相 同 ， 试 校 核 其强 度 。 . .).( )db( FAFN MPa14310143 01001702150 1050 2 6 3 2.板 的 剪 切 强

15、 度 MPa71510715 0100804 105046 3 . .aFAFs解 ： 1.板 的 拉 伸 强 度 db a 例 题 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 3.铆 钉 的 剪 切 强 度 . dFdFAFss MPa11010110 0170 10502 224 6 23 224.板 和 铆 钉 的 挤 压 强 度 MPa14710147 01.0017.02 10502 6 3bsbsbsbs dFAF 结 论 ： 强 度 足 够 。 db a 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentu

16、m Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系d D hF 销 钉 的 剪 切 面 面 积 A=？销 钉 的 挤 压 面 面 积 Abs=？思 考 题 求 : 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系d D hF 销 钉 的 剪 切 面 面 积 A=？剪 切 面 hd A dh 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系d D hF 挤 压 面 Abs 销 钉 的 挤 压 面 面 积 Abs=？ )(4 22 dD 挤 压 面 第 一 章 绪

17、论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系一 、 简 单 铆 钉 连 接 1 搭 接剪 切 面 单 剪 8-6 铆 钉 连 接 的 计 算铆 钉 连 接 ： 搭 接 、 对 接 ： FS = F 2： F bs = F： FN = F铆 钉 连 接 ： 单 钉 、 钉 群 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 2 对 接 （ 平 接 ）主 板盖 板 剪 切 面 二 个 剪 切 面 上 ； 每 一 个 剪 切 面 上 的 。双 剪 第 一 章 绪 论 Theorem

18、of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系： FS = F 2： Fbs = F： FN = F通 常 ， d 2d1 考 虑 的 相 互 挤 压 ； 只 需 考 虑 。SS SS 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 二 、 铆 钉 群 各 铆 钉 的 t 相 等可 取 各 铆 钉 或 板 孔 上 的 s bs 相 等挤 压 强 度 计 算 可 取 任 一 铆 钉 或 孔 壁 板 的 st 要 选 计 算 ， 要 综 合 考 虑 截 面 面 积 、 轴 力的 大 小 。1 外 力 过

19、 铆 钉 群 中 心外 力 在 每 个 铆 钉 上 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 例 ： 铆 接 接 头 ， 已 知 F=130 kN， b=110 mm， d =10 mm， d 1=7 mm， d=17 mm， 许 用 应 力 为 t =120 MPa，t =160MPa， bs =300 MPa， 试 校 核 铆 接 接 头 的 强 度 。 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 搭 接 双 剪钉 群 3个 铆 钉(外 力 过 铆

20、钉 群 中 心 ) sSAF MPa5.95 24 321 dF 铆 钉 剪 切 强 度 条 件 满 足 21 校 核 的 挤 压 强 度 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系bs bsbs AF MPa9.254 dF3主 板 挤 压 强 度 条 件 满 足 bs 校 核 主 板 挤 压 强 度 可 能 的 危 险 截 面 ： 1-1截 面 、 2-2截 面主 板 的 荷 载 图 ？ 内 力 图 ？ 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 tm

21、 axt MPa8.139 MPa8.139 )( db F 主 板 拉 伸 强 度 条 件 满 足1t1N1t AF MPa0.114 )2( 32 db F2t 2N2t AF 该 铆 接 接 头 安 全 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 2 外 力 不 过 铆 钉 群 中 心 外 力 向简 化过 的 到 每 个 铆 钉 上 如 何 分 配 ？ 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系OBOAFFBA OCOBFFCB OCFOBFOAFM

22、 CBA 假 设 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系FM 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 例 ： 直 径 D 100 mm 的 轴 ,由 两 段 联 接 而 成 ； 联 接 处加 凸 缘 ， 并 在 D0 200 mm 的 圆 周 上 布 置 8个 螺 栓 紧 固 ，已 知 轴 在 扭 转 时 的 最 大 切 应 力 为 70 MPa， 螺 栓 的 容 许 切 应力 t 60 MPa， 试 求 螺 栓 所 需 的 直 径 。 第 一 章

23、 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 螺 栓 群 问 题单 剪 28 0DFT sSAF 3m ax 16 DT kN2.17F kN2.17S F m m1.194 S Fd4/ 2SdF 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系d O b h/2h/2其 他 联 接 件 的 计 算一 、 键 的 计 算 连 接 和轴 轮键剪 切 面 ： mmT l挤 压 面 ： mn ( mp )键 有 两 种 可 能 的 破 坏 形 式 ： 、轴 第 一 章 绪 论

24、Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系d O b h/2T轴dTdTF /22/S blA s sS /AF 为 键 的 许 用 切 应 力键 的 剪 切 强 度 条 件 ： 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 dTdTF /22/bs 2/bs hlA bsbsbsbs / AFbs 为 键 的 许 用 挤 压 应 力键 的 挤 压 强 度 条 件 ： d O b h/2h/2T轴 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料

25、 力 学 昆明理工大学工程力学系 二 、 榫 接 计 算剪 切 面 ： mm挤 压 面 ： mn 榫 接 有 三 种 可 能的 破 坏 形 式 ： 剪 切 破 坏 、 挤 压 破 坏 、 拉 断 破 坏 。FF S blA s sS /AF 为 材 料 的 许 用 切 应 力榫 接 头 的 剪 切 强 度 条 件 ： 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 FF bs hbA bs bsbsbsbs / AFbs 为 材 料 的 许 用 挤 压 应 力挤 压 强 度 条 件 ：FF N 2/)(t bhtA ttNt /

26、 AF拉 伸 强 度 条 件 ： t 为 材 料 的 许 用 拉 应 力 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系cbFAFbsbsbs lbFAFs 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 三 、 梁 的 连 接 计 算由 几 部 分 拼 接 而 成 的 梁 拼 合 梁 除 整 体 要 满 足 梁 的 强 度 要 求 外 ， 对 钉 子 、 螺栓 、 胶 层 也 有 强 度 要 求 ， 以 保 证 梁 的 整 体 性 。拼 合 梁 的 计 算 与

27、梁 的 和 有 密 切 关 系 钉 子 、 螺 栓 连 接 的 梁 ： 常 对 钉 子 或 螺 栓 的 数 量 、间 距 或 直 径 进 行 计 算 ， 使 其 有 足 够 的 抗 剪 能 力 ； 胶 层 连 接 的 梁 ： 对 胶 层 进 行 抗 剪 强 度 计 算 。 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 例 ： 判 断 挤 压 面 、 剪 切 面 ， 计 算 名 义 挤 压 应 力 、 名 义切 应 力 。 第 一 章 绪 论 Theorem of Momentum Moment 材 料 力 学 昆明理工大学工程力学系 边 长 为 b的 正 方 形 ， 位于 水 平 面 内 。由 长 为 b、 高 为 t 的 四个 矩 形 铅 垂 面 组 成 。 2bsbsbs bFAF btFAF 4sS 本章完