材料力學第十章連接強度計算

材料力學第十章連接強度計算第1頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月§10-1概述

工程中幾個桿件彼此連接時，起連接作用的部件件稱為連(聯(lián))接件。FFδdFFbδ鉚接第2頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月鍵連接：bδFFnmlhl榫接:鍵軸T輪緣輪幅第3頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月膠接：焊接：FF第4頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月焊接、膠接.連接件：鉚釘（螺栓、銷釘）鍵；榫接；除桿件整體必須滿足強度、剛度和穩(wěn)定性的要求外，連接件本身也應具有足夠的強度.第5頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月剪切變形可見：作用在連接件兩側面上的一對合力大小相等、方向相反且相距很近，并使各自作用部分沿著與合力作用線之間的截面m-m（剪切面）發(fā)生相對錯動。這種變形稱為剪切變形。FFmm第6頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月連接件的計算方法：實用計算方法：對連接件的破壞形態(tài)、應力的分布作一些合理的簡化或假設。連接件本身不是桿件，變形又很復雜。實踐表明，只要簡化得當，有充分的實驗依據(jù)，其結果能滿足工程要求。FFmm用實用計算方法計算各種相應的名義應力;用實用計算方法計算與破壞荷載相應的各種名義極限應力.第7頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月§10-2鉚接強度計算一、簡單鉚接接頭（一）搭接接頭FFbFFδdδ第8頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月FFbFFδdδ破壞形式：（1）鉚釘沿橫截面剪斷——剪切破壞；（2）鉚釘與板孔壁相互擠壓而在鉚釘柱表面和板孔壁柱面發(fā)生顯著的塑性變形——擠壓破壞；（3）板在釘孔位置由于截面削弱而被拉斷—拉斷破壞；第9頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月1、剪切強度計算名義切應力：AS

—剪切面面積(πd2/

4)剪切強度條件：FFS

=FFFS

=FFF第10頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2、擠壓強度計算Fbs=F名義擠壓應力：擠壓面積：Abs=

dδ擠壓強度條件：[σbs]——容許擠壓應力.鋼材[σbs]=（1.7—2.0）[σ]F

bsFbsFF第11頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月3、拉伸強度計算名義拉應力：At=（b-

d)δ拉伸強度條件：FFN=

Fσ第12頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）對接接頭AS——剪切面面積。名義切應力：

有兩個剪切面——雙剪。F/2F/2FFSFSF/2F/2FSFSF蓋板FFδ1δ1主板δ第13頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月一般δ<2δ1名義擠壓應力：Abs

——擠壓面面積。由于δ<2δ1，考慮主板的拉伸強度。名義拉應力：

At

——主板受拉面面積。F/2F/2FFSFSF/2F/2FSFSF蓋板FFδ1δ1主板δ第14頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二、鉚釘群接頭如果搭接接頭每塊板或對接接頭的每塊主板中的鉚釘超過一個，這種接頭就稱為鉚釘群接頭。在鉚釘群接頭中，通常各鉚釘?shù)闹睆较嗤⒉牧弦蚕嗤?，并按一定的?guī)律排列。第15頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月FFbd（一）外力通過鉚釘群中心1、搭接接頭FFδδ第16頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月δδ1δ1FFFFbd2、對接接頭第17頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

假定外力均勻分配在每個鉚釘上，每個鉚釘所受力均相等為F/n。因此，每個鉚釘?shù)拿x切應力、名義擠壓應力均相等。

拉伸強度計算時，要注意鉚釘?shù)膶嶋H排列情況。

危險截面要綜合考慮鉚釘孔削弱后的截面面積和軸力大小兩個因素。第18頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月例1：已知F=130kN，b=110

mm,δ=10mm,δ1=7

mm，d=17mm,[τ]=120MPa，[σt]=170MPa，[σbs]=300MPa。校核鉚接頭強度.δδ1δ1FFFFbd第19頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月解：F通過鉚釘群中心，故每個鉚釘受力均等，均為F/3。由于對接，鉚釘又受雙剪。剪切強度為：∴鉚釘剪切強度足夠。＜[τ]F/6F/6F/3FbdF/31221第20頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月∵δ＜2δ1∴需校核主板（或鉚釘）中間段的擠壓強度?！鄶D壓強度滿足。＜[σbs]F/6F/6F/3第21頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月主板的拉伸強度為：∵危險截面可能是1-1、2-2，分別校核為：∴主板拉伸強度也滿足。2F/30FFbdF/31122第22頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）外力不通過鉚釘群中心偏心荷載鉚釘群在F作用下，鉚釘群的分析計算與（一）相同。每個鉚釘所受的力為：方向與F相同。F：FMe=FeCFF1FF2FF3FFeCFMe123第23頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月在力偶Me作用下，每個鉚釘受力大小與該鉚釘截面形心至鉚釘群中心的距離ri成正比。

FiM垂直于ri,,方向與力偶Me的轉向相同。Cr1r2r3F1MF2MF3MMe第24頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月在F與Me共同作用下，每個鉚釘所受的力：Cr1r2r3F1MF2MF3MMeCFF1FF2FF3F第25頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月例2：已知D=100

mm,D0=200

mm,軸在扭轉時的τmax=70

MPa，螺栓[τ]=60

MPa.求螺栓所需直徑d.AADD0第26頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月其中ri=D0/2，故Fi均相等。解：由題意。這是一個僅承受力偶矩作用的螺栓群接頭問題。螺栓均為單剪。AADD0第27頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月又由軸的最大切應力可得：名義切應力為:由第28頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月§10-3其它連接件和連接的計算一、鍵連接的強度計算鍵軸T輪緣輪幅FSτOlmmTOh/2Odh/2bFmTm第29頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月1、剪切強度計算由力矩平衡：名義切應力：[τ]——容許切應力AS=bl——剪切面面積剪切強度條件：FsOmmTh/2Odh/2bFmTm第30頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2、擠壓強度計算由平衡Fbs=F=FS=2T/d名義擠壓應力：Abs=hl/2

擠壓強度條件：——擠壓面面積。FsOmmTh/2Odh/2bFmTm第31頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二、榫接強度計算1、剪切強度計算由平衡FS=F名義切應力：AS=bl

剪切強度條件:——剪切面面積nFFqmbδFFnmlhl第32頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2、擠壓強度計算由平衡Fbs=F名義擠壓應力：Abs=hb

——擠壓面面積擠壓強度條件：FFnqmbδFFnmlhl第33頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月3、拉伸強度計算Mz=F(h+δ)/4名義拉應力：——橫截面面積bδFFnmlhlFN=F，F(xiàn)FnqmFNMz拉伸強度條件:第34頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月例3：一木屋架榫接節(jié)點，斜桿和水平桿均為b×h=140×180mm2

的矩形截面。[τ]順=1MPa，[σbs]順=8MPa，[σbs]橫=2.4MPa，F(xiàn)1=50kN，求δ、a。F1F2hh30°gnmδafF3解：由題意：F2=F1cos30°=43.3kNf-n為順紋剪切面，AS=abFS=F2=43.3

kNm-n為擠壓面，Abs=δbFbs=F2=43.3

kNa≥F2b[τ]順=310mm由第35頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月當擠壓面的法線與木紋的夾角為α。[σbs]α=[σbs]順1+{-1}

sin3α[σbs]順[σbs]橫=6.2MPaF1F2hh30°gnmδafF3第36頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三、梁的連接強度計算第37頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月例4：兩厚木塊用螺釘連接而成。如各橫截面上的剪力為3kN，求螺釘?shù)拈g距。已知：螺釘直徑d=4mm，[τ]=60MPa,162.587.52005050200zlllIz=113.5×106mm4,S*z=200×50×(87.5-25)=625×103mm3。第38頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年