材料力学剪切与联接件的实用计算教案

单击此处添加副标题
第八章 剪切 与连接件的实 用计算
演讲人姓名
目录
CONTENT
01 本章主要内容 单击此处添加正文
03 搭接铆接（单 剪 ） 单击此处添加正文
05 铆钉群连接 单击此处添加正文
02 强度计算的实 用 计算 方 法 单击此处添加正文
04 对接铆接（双 剪 ） 单击此处添加正文
06 其它连接 单击此处添加正文
1、剪切破坏：沿m-m截面剪断；
2、挤压破坏：连接孔因挤压产生塑性变形，连接产生松动； 3、拉断破坏；板在开孔削弱截面被拉断。
§8-1 概述
三、三种破坏失效形式
F
F
1、剪切破坏：2、挤压破坏：3、拉断破坏；
四、实用计算方法
连接件本身尺寸较小，其受力和变形情 F
F
b
况很复杂，要精确地分析计算其内力和应
一、工程实际中的连接与联接件
§8-1 概述 连接件：在构件连接处起连接作用的部件， 如铆钉、螺栓键块等 1、螺栓连接；2、铆钉连接；3、销轴连 接；4、键块连接； 5、焊接连接；6、榫齿连接；7、胶接连 接等 螺栓连接
铆钉连接
焊接连接
榫齿连接
键块连接
销轴接
胶结连 接
§8-1 概述
一、工程实际中的连接与联接件
例题1 重新布置铆钉位置
1-1截面两个削弱孔， 2-2截面一个削弱孔 哪一种布置方式更好？ 剪切、挤压情况相同。 比较拉伸情况 更好
FN
F
d b
2
3F
F
21
FN
F
1
F
3F
§8-2 铆接强度计算 三、铆钉群连接的计算
一、搭接铆接
F d
二、对接铆接
d
Fi
m
o
ri
1、铆钉群受横向荷载 F
（外力过铆钉群中心） 分析：设o点为铆钉群的中心，
=139.8MPa≤[]=160MPa
满足
t 2 F A N t 2 2 ( b F 2 N 2 d ) 3 （ 0 . 1 1 2 1 2 3 0 0 . 0 1 1 0 7 3 ） 0 . 0 1 = 1 1 4 M P a ≤ [ ] = 1 6 0 M P a 满足
主板满足，盖板亦满足，故该连接头满足强度要求
满足挤压强度要求
例题1
解： 1、剪切强度计算 主板
9 5 . 5 M P a ≤ [ ] = 1 2 0 M P a满足
2、挤压强度计算
b s 2 5 4 . 9 M P a ＜ [b s ] 3 0 0 M P a满足
3、拉伸强度计算
FN
2
3F
F
1-1截面一个削弱孔，2-2截面一个削弱 孔t1F AN t11 (b FN d1)（ 0.111300.01170） 30.01
F
§8-2 铆接强度计算 1、剪切强度计算 2、挤压强度计算 3、拉伸强度计算 轴力：截面法 假定：正应力横截面上均布 名义拉应力： 拉应力强度条件：
§8-2 铆接强度计算 一、搭接铆接
二、对接铆接
盖板
F
主板
F
δ1 δ δ1
F FQ
搭接只有一个剪切 F/2 面，称为单剪
FQ
F 对接有两个剪切面， F/2 称为双剪
2、铆钉群受扭转荷载 第 i 个 铆 钉 至 铆 钉 群 中 心 的 距 离 为 r i ， 受 力 为 F i
Fi应与ri垂直 r i越 大 ， F i越 大 还 是 越 小 ？
解：
Fi k ri
m Firi kri2
k
m ri 2
Fi
mri ri2
找出最危险的一个铆钉，其名义应力与强度计算与前述类似。
力很困难。工程设计中通常是根据其实际
破坏的主要形态，对其内力和相应的应力
分布作一些合理的简化，并采用实用计算
法计算出相应的名义应力，作为强度计算
中的工作应力。此方法又称为假定计算方
法.
b
FQ
AQ
AQ：剪切面面积,AQ=4d2
FQ ≤[ ]=u
AQ
n
F
F
F
FQ FQ
F
简单铆接（搭接铆接） 8-2 铆接强度计算 用一个铆钉将两块钢板以搭接形式联接成 一拉杆。 剪切强度计算 剪力：截面法 假定：切应力在剪切面上均布 名义切应力： 剪切强度条件：
连接件：在构件连接处起连接作用的部件，如铆钉、螺栓键块等
1、螺栓连接；2、铆钉连接；
3、销轴连接；4、键块连接；
5、焊接连接；6、榫齿连接；
F
F
7、胶接连接等
二、受力与变形特点
受力特点：作用在部件两侧面上的外
力合力F大小相等，方向相反，作用
线相距很近。
变形特点：沿作用力的方向（m-m截面）
发生错动，产生剪切变形，同时还伴有 其他变形。
FQ F/2
F
F
FQ
FQ F/2 FQ
主板强度计算 1、剪切强度计算
FQ = F 2 ≤[] AQ d2 4
盖板板强度计算 盖板的厚度一般大于主板
2、挤压强度计算
bs
Fbs Abs
=dF≤[bs]
厚度的一半，主板满足强 度要求，盖板亦满足.
3、拉伸强度计算
t
FN At
F ≤[] (bd)
§8-2 铆接强度计算
但拉伸强度计算需要绘制板的轴力图
例题1
解： 1、剪切强度计算 主板
分析：每个铆钉的受力 F 3
双剪，每个截切面剪力 FQ F 6
FQ = F 6 = 4130103 AQ d2 4 63.140.0172
95.5MPa≤[]=120MPa
2、挤压强度计算
满足切应力强度要求
b s F A b b s s= F d 3 = 3 6 1 0 3 .0 0 1 7 1 0 3 0 .0 1 = 2 5 4 . 9 M P a ＜ [b s ] 3 0 0 M P a
一、搭接铆接 二、对接铆接
三、铆钉群连接的计算 1、铆钉群受横向荷载
（外力过铆钉群中心）
F/2
F/4 F/4 0.75F F
0.25F
两个假设： • 不论铆接的方式如何，均不考虑
弯曲的影响； F • 若外力作用线通过铆钉组的形心，
且同一组各铆钉的材料、直径相 同时，则每个铆钉受力相等。
强度计算：
每个铆钉受力情况清楚后，其强度计算与单个铆钉（单剪、 双剪）类似。
§8-2 铆接强度计算 三、铆钉群连接的计算
F
d
d
Fi
m
o
ri
1、铆钉群受横向荷载 （外力过铆钉群中心） F i
F n
2、铆钉群受扭转荷载
3、铆钉群受偏心荷载
F
荷载简化 铆钉受力
F 横向外力过中心 Fm 扭转荷载
Fi
F F
' i
" i
F m
F
Fi"
m
o
Fi
ri
Fi'
Fi (Fi')2(Fi")2 找出最危险的一个铆钉。
Fi
m ri ri 2
F
一、键块连接
8-3 其他形式连接
m
键块
挤压面 剪切面
挤压面
8-3 其他形式连接 键块连接 榫齿连接
aa
F
c
F
挤压面
F
Fbs
剪切面
Thank you
谢谢听讲
有效挤压面
（1）接触面为平面，Abs为实际
接触面面积
FQ 剪切面 F(合力)
（2）接触面为曲面，Abs为接触
实际挤压面
面的正投影面的面积
挤压强度条件：
bs
Fbs Abs
≤[bs ]
一、简单铆接（搭 接铆接）
FQ AQ
= FQ
d2
≤[]
4
δ
b
d b
bs
Fbs Abs
=dFbs ≤[bs]
F
{ F FN =F
§8-1 概述
一、工程实际中的连接与联接件
F
F
连接件：在构件连接处起连接作用的部件，如铆钉、螺栓键块等
二、受力与变形特点
受力特点：作用在部件两侧面上的外力
合力F大小相等，方向相反，作用线相
距很近。
F
F
变形特点：沿作用力的方向（m-m截
面）发生错动，产生剪切变形，同时还 伴有其他变形。
三、三种破坏失效形式
§8-2 铆接强度计算
1、剪切强度计算
一、简单铆接（搭接铆接）
FQ AQ
= FQ
d2
≤[]
4
2、挤压强度计算
F
F
Fbs
b
挤压力：接触面上压力 Fbs F
假定：名义挤压应力在计算挤压面上
F
均布 名义切应力：
bs
Fbs Abs
A b s ： 计 算 挤 压 面 面 积 （ 有 效 挤 压 面 面 积 ）