材料力學(xué)第二十一講遼寧工業(yè)大學(xué)郭鵬飛教授

1、8-5 連接件的實(shí)用計(jì)算法以螺栓(或鉚釘)連接為例， 螺栓破壞實(shí)驗(yàn)表明,連接處的破壞可能性有三種：FFFF(1)螺栓在兩側(cè)與鋼板接觸面的壓力F作用下，將沿m-m截面被剪斷；(2)螺栓與鋼板在相互接觸面上因擠壓而使連接松動(dòng)；(3)鋼板在受螺栓孔削弱的截面處被拉斷。其他的連接也都有類似的破壞可能性。FFmm1 在局部面積上的受壓稱為擠壓或承壓。相當(dāng)復(fù)雜的問題。 工程上對(duì)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算，均采用直接實(shí)驗(yàn)為依據(jù)的實(shí)用計(jì)算。1. 剪切的實(shí)用計(jì)算 剪切面: 螺栓將沿兩側(cè)外力之間、與外力作用線平行的截面mm發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，這種變形形式為剪切。m-m截面發(fā)生剪切變形,稱為剪切面 用截面法，可得剪切面上的內(nèi)力，

2、即剪力FS。FFFmmFsmm2 在剪切實(shí)用計(jì)算中，假設(shè)剪切面上各點(diǎn)處的切應(yīng)力相等，得剪切面上的名義切應(yīng)力和剪切的強(qiáng)度條件 注意：連接件計(jì)算中，連接件材料的許用切應(yīng)力是通過直接試驗(yàn)，按上式得到剪切破壞時(shí)材料的極限切應(yīng)力，再除以安全因數(shù)，即得; 可在有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范中查到，它與鋼材在純剪應(yīng)力狀態(tài)時(shí)的容許剪應(yīng)力顯然是不同的。 FS為剪切面上的剪力； AS為剪切面的面積。 對(duì)大多數(shù)的連接件(或連接)來說，剪切變形及剪切強(qiáng)度是主要的。 3例8-11 圖示的銷釘連接中，構(gòu)件A通過安全銷C將力偶矩傳遞到構(gòu)件B。已知荷載F=2kN，加力臂長l=1.2m，構(gòu)件B的直徑D=65mm，銷釘?shù)臉O限切應(yīng)力u=200MP

3、a。試求安全銷所需的直徑d。 解：取構(gòu)件B和安全銷為研究對(duì)象，其受力為 由平衡條件 剪力為剪切面積為FFDOdDACBlOFssFeM4 當(dāng)安全銷橫截面上的切應(yīng)力達(dá)到其極限值時(shí)，銷釘被剪斷，即剪斷條件為 解得52. 擠壓的實(shí)用計(jì)算 分析受力、確定擠壓面: 實(shí)際的擠壓面是半個(gè)圓柱面，而在實(shí)用計(jì)算中用其直徑平面Abs來代替 在螺栓連接中，在螺栓與鋼板相互接觸的側(cè)面上，將發(fā)生彼此間的局部承壓現(xiàn)象，稱為擠壓。 在接觸面上的壓力，稱為擠壓力Fbs 擠壓力過大，可能引起螺栓壓扁或鋼板在孔緣壓皺，從而導(dǎo)致連接松動(dòng)而失效 實(shí)際接觸面直徑投影面bsFF6bs是通過直接試驗(yàn)，并按上式得到材料的極限擠壓應(yīng)力，從而確

4、定之。名義擠壓應(yīng)力和擠壓強(qiáng)度條件 7解：鍵的受力分析如圖例8-12 齒輪與軸由平鍵（b=16mm，h=10mm，）連接，它傳遞的扭矩m=1600Nm，軸的直徑d=50mm，鍵的許用剪應(yīng)力為= 80M Pa ，許用擠壓應(yīng)力為 bs= 240M Pa，試設(shè)計(jì)鍵的長度。 mmdFbhL8mdFbhL剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力的強(qiáng)度條件綜上AS9例8-13 銷釘連接如圖。已知F=18kN, t=8mm, t1=5mm, d=15mm, 材料許用剪應(yīng)力 =60MPa, 許用擠壓應(yīng)力bs=200MPa, 試校核銷釘?shù)膹?qiáng)度。解：（1）剪應(yīng)力強(qiáng)度 （2）擠壓強(qiáng)度 銷釘滿足強(qiáng)度要求。 103、 鉚釘組承受橫向荷載 FFF

5、F在鉚釘組的計(jì)算中假設(shè)： （1）無論鉚接的方式如何，均不考慮彎曲的影響。 （2）若外力的作用線通過鉚釘組橫截面的形心，且同一組內(nèi)各鉚釘?shù)闹睆较嗤?，則每個(gè)鉚釘?shù)氖芰σ蚕嗤?每個(gè)鉚釘?shù)氖芰椋?11兩個(gè)剪切面FFFF一個(gè)剪切面一個(gè)剪切面12例8-14 某鋼桁架的一結(jié)點(diǎn)如圖。斜桿A由兩個(gè)63mm6mm的等邊角鋼組成，受力F=140kN的作用。該斜桿用螺栓連接在厚度為=10mm的結(jié)點(diǎn)板上，螺栓直徑為d=16mm。已知角鋼、結(jié)點(diǎn)板和螺栓的材料均為Q235鋼，許用應(yīng)力為=170MPa，=130MPa， bs=300MPa。試選擇螺栓個(gè)數(shù)，并校核斜桿A的拉伸強(qiáng)度。 13 選擇螺栓個(gè)數(shù)的問題：先從剪切強(qiáng)度條

6、件選擇螺栓個(gè)數(shù)，然后用擠壓強(qiáng)度條件來校核。 當(dāng)各螺栓直徑相同，且外力作用線過該組螺栓截面的形心時(shí)，可假定每個(gè)螺栓的受力相等，對(duì)每個(gè)螺栓(總數(shù)為n) 剪切強(qiáng)度條件 FFssFFnA14得取校核擠壓強(qiáng)度（參照上頁圖）螺栓滿足擠壓強(qiáng)度條件 校核角鋼的拉伸強(qiáng)度 對(duì)應(yīng)最弱截面m-m的軸力角鋼橫截面m-m上的拉應(yīng)力FbsFbsFbsFmmFF2F33+15解：受力分析如圖例8-15 一鉚接頭如圖所示，受力F=110kN，已知鋼板厚度為 t=1cm，寬度 b=8.5cm ，許用應(yīng)力為 = 160M Pa ；鉚釘?shù)闹睆絛=1.6cm，許用剪應(yīng)力為= 140M Pa ，許用擠壓應(yīng)力為bs= 320M Pa，試校核鉚接頭的強(qiáng)度。（假定每個(gè)鉚釘受力相等。） bFFttdFFF112233F/416鋼板的2-2和3-3面為危險(xiǎn)面剪應(yīng)力和擠壓