材料力学 教学课件 作者 范钦珊 第四章 连接件的剪切与挤压强度工程计算.ppt

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1、第四章连接件的剪切与挤压强度工程计算§4-1铆接件的强度失效形式及相应的强度计算方法§4-2焊缝强度的剪切假定计算§4-3结论与讨论4.1铆接件的强度失效形式及相应的强度计算方法铆钉螺栓联接件的作用：在被联接件间传递载荷铆钉螺栓FF剪切面受力特点：杆件受到两个大小相等，方向相反、作用线垂直于杆的轴线并且相互平行且相距很近的力的作用。变形特点：杆件沿两力之间的截面发生错动。剪切面：发生错动的面。构件剪切面上的内力可用截面法求得。将构件沿剪切面假想地截开，保留一部分考虑其平衡。FFF剪切面剪切面剪力单剪切：只有一个剪切面。剪切面双剪切：有两个剪切面。剪切面剪切面螺栓

2、剪切面如果剪力过大，杆件将沿着剪切面被剪断而发生剪切破坏。为了使构件不发生剪切破坏，需要建立剪切强度条件。从有限元计算结果看剪切面上应力的分布情况十分复杂，工程中采用近似计算。（1）实际：切应力在剪切面上均匀分布；（2）假设：4.1.1、连接件剪切破坏及剪切假定计算A：剪切面面积，不一定是横截面面积，但与外截荷平行；（3）名义切应力剪切强度条件：名义许用切应力2、选择截面尺寸;3、确定许可载荷；1、强度校核；可解决三类问题：在假定的前提下进行实物或模型实验，确定许用应力。4.1.2、连接件的挤压破坏及挤压强度计算挤压：连接件和被连接件在接触面上相互压紧的现象。F

3、F/2F/2FF/2F/2FF挤压面Abs:联接件与被连接件之间的相互作用面。此处为半个圆柱面。挤压力Fbs:联接件与被连接件之间的相互作用力。此处Fbs=F。如果挤压力过大，联接件或被联接件在挤压面附近产生明显的塑性变形，使联接件被压扁或钉孔称为长圆形，造成联接松动。称为挤压破坏。在有些情况下，构件在剪切破坏之前可能首先发生挤压破坏，所以需要建立挤压强度条件。挤压面显著的塑性变形（名义）挤压应力：F挤压面面积Abs：实际挤压面在直径平面上的投影面积。此处Abs＝2td。挤压强度条件：许用挤压应力，由试验确定。试验结果：塑性脆性平键键槽FFbhl传动轴皮带轮挤压

4、面为平面：挤压面计算面积的确定：挤压面为平面时：计算面积为实际挤压面在直径平面上的投影面积挤压面为半个圆柱面时：计算面积为实际挤压面面积例题2两矩形截面木杆，用两块钢板连接如图示。已知拉杆的截面宽度b=25cm，沿顺纹方向承受拉力F=50KN，木材的顺纹许用剪应力为,顺纹许用挤压应力为。试求接头处所需的尺寸L和。FFLLbFF/2F/2解：剪切面如图所示。剪切面面积为：剪切面由剪切强度条件：由挤压强度条件：例题3已知外载集度p=2MPa,角钢厚t=12mm,长L=150mm,宽b=60mm，螺栓直径d=15mm.许用切应力为，许用挤压应力为，校核该联接强度。

5、（忽略角钢与工字钢之间的摩擦力）。（1）角钢承受的总载荷解：解（1）角钢承受的总载荷（2）每个螺栓的剪力（3）剪切强度校核（4）单个螺栓与角钢间的挤压力（5）挤压强度校核结论：该联接满足强度要求。4.1.3、连接件的拉断强度计算其计算方法与第三章中拉压杆的强度计算相同。4.1.4、连接件后面的连接板的剪切计算步骤：（1）根据构件的受力，确定剪切面。假设剪切面上，切应力均匀分布（名义切应力）。（4）建立剪切强度条件。（2）利用截面法求出剪切面上的剪力。（3）采用实用计算方法，计算剪切面上的切应力。如何确定许用切应力对材料做剪切试验，可测得剪断时的切应力值。则该材料

6、的许用切应力为n——剪切安全系数试验结果：塑性脆性例题1Fdt冲头钢板冲模图示冲床的最大冲压力为400kN，被冲剪钢板的剪切极限应力为,试求此冲床所能冲剪钢板的最大厚度t。已知d=34mm。解：剪切面是钢板内被冲头冲出的圆柱体的侧面:F剪切面t冲孔所需要的冲剪力：故4.2焊缝强度的剪切假定计算=FQ/A[]=b/n剪切强度条件一、角焊缝强度计算（一）角焊缝强度计算公式角焊缝承受三个方向力：可得角焊缝计算的基本公式为仅有平行于焊缝长度方向的轴心力时仅有一垂直于焊缝长度方向的轴心力时同时有平行和垂直于焊缝长度方向的轴心力时注意环节：1、计算长度：考虑起弧和落

7、弧由实际长度减去2hf；2、一般只考虑一个垂直于焊缝长度方向的力；3、强度设计增大系数：4、正应力和剪应力的正确理解；角焊缝强度计算步骤1、根据构造要求初定焊接尺寸hf；2、确定总的有效面积，需考虑多条焊缝；3、分别求解平行于焊缝长度方向的应力和垂直于焊缝长度方向的应力，然后代入公式计算。（二）受轴心力作用的拼接板连接1、仅侧面角焊缝强度验算：承载力验算：算例1如图所示两块板厚t＝14mm的板采用上下两块盖板（板厚t＝8mm）连接，钢材采用Q235，手工焊，焊条E43，承受静态轴心力N＝500KN，已知端缝长度为Lw1＝400mm，侧缝长度为Lw2＝300mm，

8、根据下列情况设计焊缝：（