《材料力学》第三章 连接件强度的实用计算

第三章联接件体系的强度实用计算 Practical Calculation of Strength for Connection System 赠言: 君子之道,辟(譬)如行远,必自迩 辟(譬)如登高,必自卑。 子思《中庸》

1 第三章 联接件体系的强度实用计算 Practical Calculation of Strength for Connection System 赠言： 君子之道，辟（譬）如行远，必自迩； 辟（譬）如登高，必自卑。 子思《中庸》

31概述 32剪切的实用计算 33挤压的实用计算

2 • 3.1 概述 • 3.2 剪切的实用计算 • 3.3 挤压的实用计算

3.1概述如果受拉构件是拼接的,除了受拉, 还受什么作用?注意力转到联接件 Ph2 Pn Ke 在被联接构件( Connective Components)之间,常用 铆钉作为联接件( Connector)

3 如果受拉构件是拼接的，除了受拉， 还受什么作用？注意力转到 联接件 3.1 概 述 在 被联接构件（Connective Components） 之间，常用 铆钉作为 联接件（Connector）

两个或多个构件相连 1.用钉子、铆钉等联结 2.焊接 3.其它 本章只研究4种联接件—螺桧、销钉、铆钉、键块 联接件体系(联接件、被联接构件)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.力传递的偏离引起什么新的力学现象? 2.如何计算联接件、被联接构件的强度?

4 • 两个或多个构件相连 —— 1. 用 钉子、铆钉等联结 2. 焊接 3. 其它 • 本章只研究 4种联接件——螺栓、销钉、铆钉、键块 • 联接件体系（联接件、被联接构件）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. 力传递的偏离引起什么新的力学现象？ 2. 如何计算联接件、被联接构件的强度？

简单典型——1个螺栓、2个被联接的构件 A (a) ② m 先研究螺栓的受力情况

5 简单典型 —— 1个螺栓、2个被联接的构件 先研究螺栓的受力情况

螺栓受力特点 1、横截面m,pq上有作用力V 象剪刀一样,试图把螺栓从该截面处剪开 称V为剪力( Shear force,引起切应力( Shear stress) 2、杆段①、②、③受到被联接构件的挤压( Bearing) 引起挤压应力( Bearing stress

6 螺栓受力特点 1、 横截面 mn, pq 上 有作用力 V —— 象剪刀一样，试图把螺栓从该截面处剪开 称V为剪力 (Shear force)，引起切应力（ Shear stress) 2、杆段①、②、③ 受到被联接构件的挤压（Bearing) 引起挤压应力（Bearing stress)

基于螺栓的受力分析,容易预测出螺栓可能的失效形式 (1)在截面mn,pq处被剪断 (2)受挤压部分的半圆被“挤扁”(近似半椭圆) 照片中的螺栓产生了塑性变形,验证了情况(2) Load 还应当研究被联接构件有没有新的受力特点

7 基于螺栓的受力分析，容易预测出螺栓可能的失效形式 （1）在截面mn, pq处被剪断 （2）受挤压部分的半圆被“挤扁” （近似半椭圆） 照片中的螺栓产生了塑性变形，验证了情况 (2) 还应当研究被联接构件有没有新的受力特点

被联接构件受力特点 1、没有受剪力作用 2、同螺栓杄段①、②、③对应半圆孔受到螺栓挤压 有可能导致变形过大而失效(变成近似椭圆孔) 3、螺栓挤压,有可能把被联接构件端部豁开 (一般将端部设计得充分长,抵御豁开力,因而对此 不计算)

8 被联接构件受力特点 1、 没有受剪力作用 2、同螺栓杆段①、②、③ 对应半圆孔受到螺栓挤压， 有可能导致变形过大而失效（变成近似椭圆孔） 3、螺栓挤压，有可能把被联接构件端部豁开 （一般将端部设计得充分长，抵御豁开力，因而对此 不计算）

32剪切的实用计算 为保证设计的安全,必须对联接件、被联接构件 进行强度计算: 联接件—切应力,挤压应力 被联接构件—挤压应力 切应力、挤压应力的分布函数很复杂,需用有限元等 数值方法计算(如挤压应力属于接触问题) 为了方便工程,提出实用计算 假定应力均匀分布,得到名义应力;本质算平均应力 剪切实用计算的步骤 1、算出剪力(根据静力平衡) 2、计算名义切应力(或平均切应力) 3、强度校核

9 为保证设计的安全, 必须对联接件、被联接构件 进行强度计算： 联接件 —— 切应力，挤压应力 被联接构件—— 挤压应力 • 切应力、挤压应力的分布函数很复杂，需用有限元等 数值方法计算（如挤压应力属于接触问题） • 为了方便工程，提出实用计算 —— 假定应力均匀分布，得到名义应力；本质算平均应力 • 剪切实用计算的步骤 1、 算出剪力（根据静力平衡） 2 、计算名义切应力（或平均切应力） 3 、强度校核 3.2 剪切的实用计算

① ② 剪切强度计算 1、剪力 2=P→I=P/2 2、名义切应力 假定切应力均匀分布,剪力V引起的切应力为 V P/2 2P A TD/4 D2 名义的汉语拼音,或平均(mean)的英文缩写

10 剪切强度计算 1、剪力 2、名义切应力 假定切应力均匀分布，剪力 V 引起的切应力为 m —— 名义 的汉语拼音，或平均（mean）的英文缩写 2V = P → V = P / 2 2 2 2 / 4 / 2 D P D P A V m    = = =