材料力学连接件的实用计算
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材料力学 第6章 连接件的实用计算
故销钉安全
6.2 连接件的实用计算
D
思考题
(1)销钉的剪切面面积 A
h
(2)销钉的挤压面面积 AbS
d
F
6.2 连接件的实用计算
D
挤压面
思考题
(1)销钉的剪切面面积 A
h
(2)销钉的挤压面面积 AbS
A = πdh
d
剪切面
π(D2 - d2)
F
Abs =
4
挤压面
6.2 连接件的实用计算
冲床的最大冲压力F=400kN，冲头材料的许用压应力[]=440MPa，钢板的
对错动。
F
5. 连接处的破坏形式
6.1 引言
一、基本概念和实例
5. 连接处的破坏形式
FS n
(1)剪切破坏 连接件沿剪切面的剪断
(2)挤压破坏 连接件与被连接件在
相互接触面上因挤压 挤压面
而使连接松动，发生 破坏。
(3)拉伸破坏 被连接件在受连接件 处削弱的截面处，应 力增大，易在连接处 拉断。
F n
挤压面和挤压力为：
F AQ
b
仰视图
Abs
Fbs
F ：切应力和挤压应力
τ Fs F 40 107 0.952MPa
AQ bh 12 35
F
σbs
=
Fbs Abs
=
F cb
=
40 ×107 4.5×12
=
7.4MPa
6.2 连接件的实用计算
例6-2 齿轮与轴由平键连接,已知轴的直径d=70mm， 键的尺寸为b×h×L=20
2. 工程实例
(1) 螺栓连接
可拆卸
M
特点：可传递一般力
连接件强度的实用计算(1)
式以及钢板的水平位移。
设：
钢板承受剪力FS
钢板
橡胶剪切弹性模
橡胶
量为G
钢板
4/10/2021
18
4.2 剪切强度实用计算
例题4-3
解：橡胶层任一水平截面上的切应力的合力与作用在钢板
上的剪力 FS 平衡，有
FS
ab
由剪切胡克定律，橡胶层的切应
变为
FS
G Gab
小变形条件下，钢板的水平位移为
4.2 剪切强度实用计算
例题4-2
由法兰和四个螺栓组成的联轴器，四个螺栓均匀布置在圆 周上，试确定最大许用扭矩T0。 已知：
d=150mm
D=20mm [τ]=100MPa
4/10/2021
16
4.2 剪切强度实用计算
例题4-2
解：设螺栓横截面面积为A，由
平衡条件：
（4 FS
d 2
)
T0
2FSd
bs
Fbs Abs
--名义挤压应力
挤压强度条件
bs
Fbs Abs
bs
对于钢材等塑性材料
bs (1.7 2.0)t
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22
4.3 挤压强度实用计算
例题4-4
特制扳手用于扭动圆轴，轴 的直径为d。轴和扳手之间 用一键块连接，键长度为c， 横截面为b×b的正方形，键 块键入深度为b/2。现在扳 手上距轴心为L的位置施加 力P，试推导键中名义挤压 应力和平均切应力的计算公 式。
u 360 MPa
d1 50 mm
d2 51 mm
D 82 mm
试确定保险器的尺寸δ的大小。
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13
4.2 剪切强度实用计算
连接件受力经验计算公式
连接件受力经验计算公式
1. 螺栓连接受力计算公式
- 轴向受力: F = π/4 * d^2 * σb
- 剪切受力: F = π/4 * d^2 * τ
其中, d为螺栓直径, σb为螺栓材料的抗拉强度, τ为螺栓材料的剪切强度。
2. 焊缝受力计算公式
- 焊缝长度受力: F = a * l * σw
- 焊缝面积受力: F = a * σw
其中, a为焊缝面积或长度, l为焊缝长度, σw为焊缝材料的极限强度。
3. 键连接受力计算公式
- 剪切受力: F = π/4 * d^2 * τ
- 压力受力: F = d * l * p
其中, d为键直径, l为键长度, τ为键材料的剪切强度, p为键与轴承的接触压力。
4. 铰链连接受力计算公式
- 剪切受力: F = π/4 * d^2 * τ
- 压力受力: F = d * b * p
其中, d为铰链直径, b为铰链宽度, τ为铰链材料的剪切强度, p为铰链与轴承的接触压力。
以上公式是基于理想工况下的简化计算方法,实际应用中还需考虑安全系数、应力集中等影响因素进行修正。
此外,对于复杂的连接形式,可能需要采用有限元分析等数值计算方法。
连接件的实用计算
易在连接处拉断。
（4）剪豁(3-3截面）， 边距大于孔径2倍可避免
2
3
F
b
3
2
材料力学Ⅰ 电子教案
二、剪切的应力分析
1、内力计算
Fx 0
FS F
2、切应力
FS F 0
FS - 剪力
FS
A
式中， FS - 剪力
A-剪切面的面积
F
m
m
F
剪切面
FS
m
m
F
材料力学Ⅰ 电子教案
3、强度条件
FS
每个铆钉受力为 F/4
FS
F 4
22.5kN
FS A
FS
d 2
4
112MPa
材料力学Ⅰ 电子教案
(2) 校核铆钉的挤压强度
每个铆钉受挤压力为F/4
F/4
bs
F Abs
F4 td
141MPa
bs
(3)校核钢板的拉伸强度
F/4
F/4
F/4
F/4
3F/4
F
F/4
+
挤压面
F/4 剪切面
F
材料力学Ⅰ 电子教案
材料力学Ⅰ 电子教案
4、连接处破坏四种形式: (1)剪切破坏 沿铆钉的剪切面剪断，如 沿n– n面剪断 。
（合力） F
n
n
F （合力）
(2)挤压破坏 铆钉与钢板在相互接触面
上因挤压而使溃压连接松动， n 发生破坏。
剪切面
FS n
F
材料力学Ⅰ 电子教案
（3）拉伸破坏 钢板在受铆钉孔削弱的截面处，应力增大，
F
冲模
F
冲头
d
剪切面
（4）剪豁(3-3截面）， 边距大于孔径2倍可避免
2
3
F
b
3
2
材料力学Ⅰ 电子教案
二、剪切的应力分析
1、内力计算
Fx 0
FS F
2、切应力
FS F 0
FS - 剪力
FS
A
式中， FS - 剪力
A-剪切面的面积
F
m
m
F
剪切面
FS
m
m
F
材料力学Ⅰ 电子教案
3、强度条件
FS
每个铆钉受力为 F/4
FS
F 4
22.5kN
FS A
FS
d 2
4
112MPa
材料力学Ⅰ 电子教案
(2) 校核铆钉的挤压强度
每个铆钉受挤压力为F/4
F/4
bs
F Abs
F4 td
141MPa
bs
(3)校核钢板的拉伸强度
F/4
F/4
F/4
F/4
3F/4
F
F/4
+
挤压面
F/4 剪切面
F
材料力学Ⅰ 电子教案
材料力学Ⅰ 电子教案
4、连接处破坏四种形式: (1)剪切破坏 沿铆钉的剪切面剪断，如 沿n– n面剪断 。
（合力） F
n
n
F （合力）
(2)挤压破坏 铆钉与钢板在相互接触面
上因挤压而使溃压连接松动， n 发生破坏。
剪切面
FS n
F
材料力学Ⅰ 电子教案
（3）拉伸破坏 钢板在受铆钉孔削弱的截面处，应力增大，
F
冲模
F
冲头
d
剪切面
材料力学第2章 连接部分的计算
b
d
3.铆钉的剪切强度
a
Fs 4F 2F 2 2 A 2 πd πd 2 50 10 3 2 π 0.017 110 10 6 110 MPa [ ]
4.板和铆钉的挤压强度 Fbs F 50 103 bs Abs 2d 2 0.017 0.01
40 10 3 4 2 ba 50 10 m bs 8 10 6 FS P 2. 顺纹剪切强度条件为 A bl P
ba
b 11.4 10 2 m 114 mm l 35.1 10 2 m 351mm a 4.4 10 2 m 44 mm
bs 2
为充分利用材料，切 应力和挤压应力应满足
Fbs F bs Abs dh
4F 8h F 2 2 d d dh
b
d
a
图示接头，受轴向力F 作 用。已知F=50kN，b=150mm， δ=10mm，d=17mm，a=80mm， [σ]=160MPa，[τ]=120MPa， [σbs]=320MPa，铆钉和板的材 料相同，试校核其强度。
例: t=2mm,b=15mm,d=4mm， []= 100MPa, [bs]= 300MPa, []= 160MPa，计算许用载荷[F]。
F
b
F
F
t
F
F 3-3 2－2 F t 1－1
b
F
F
解：一、破坏形式分析 1.剪断(沿1-1截面) 2.拉断(沿2-2截面) 3.“剪豁” (剪出缺口 3-3截面) 4.挤压破坏
d 2
F td 2.4kN
连接件的实用计算
? ? A.?Dh √B.?dh C.?d 2 4 D.? D2 ? d 2 4
图示木接头中剪切面积为（ D ）。 A.?l B.lb C.2l? √D.2lb
图示木杆接头，已知轴向力 F＝50kN，截面
宽度 b＝250mm ，木材的顺纹挤压容许应力 [σbs]＝10MPa，须纹许用切应力[τ]＝ 1MPa。 试根据剪切和挤压强度确定接头的尺寸 L和a。
F
Fs
Fs F
剪切：位于两力间的截面发生相对错动 受力特点：作用在构件两侧面上的外力的合 力大小相等、方向相反、作用线相距很近。
τ＝Fs／A
在计算中，要正确确定有几个剪切面，以及 每个剪切面上的剪力。
? bs
?
Fbs Abs
判断剪切面和挤压面应注意的是：
剪切面是构件的两部分有发 生相互错动趋势的平面 挤压面是构件相互压紧部分 的表面
拉伸强度
? ? FN
A
? FP
(b ? d )?
? 23ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ5? 103 ? 28.3MPa ? ?? ?
(100 ? 17) ? 10
挤压强度
?
bs
?
FP
?d
? 23.5 ? 103 17 ? 10
? 138MPa ? ?? ?bs
剪切强度（对于铆钉）
FP
? ? Fs
A
?2
?d 2
?
2FP
?d 2
?
F 5
Fsx ? 30kN
C
? ? Fs x Fsmax ? 2Fsx 2 ? Fs2y ? 63.2kN
离2FCs x点最远的铆钉所受剪力最大
2Fsx ? 0.12 ? 4 ? Fsx ? 2 ? 0.12 ? F ? 0.36 ? 0
图示木接头中剪切面积为（ D ）。 A.?l B.lb C.2l? √D.2lb
图示木杆接头，已知轴向力 F＝50kN，截面
宽度 b＝250mm ，木材的顺纹挤压容许应力 [σbs]＝10MPa，须纹许用切应力[τ]＝ 1MPa。 试根据剪切和挤压强度确定接头的尺寸 L和a。
F
Fs
Fs F
剪切：位于两力间的截面发生相对错动 受力特点：作用在构件两侧面上的外力的合 力大小相等、方向相反、作用线相距很近。
τ＝Fs／A
在计算中，要正确确定有几个剪切面，以及 每个剪切面上的剪力。
? bs
?
Fbs Abs
判断剪切面和挤压面应注意的是：
剪切面是构件的两部分有发 生相互错动趋势的平面 挤压面是构件相互压紧部分 的表面
拉伸强度
? ? FN
A
? FP
(b ? d )?
? 23ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ5? 103 ? 28.3MPa ? ?? ?
(100 ? 17) ? 10
挤压强度
?
bs
?
FP
?d
? 23.5 ? 103 17 ? 10
? 138MPa ? ?? ?bs
剪切强度（对于铆钉）
FP
? ? Fs
A
?2
?d 2
?
2FP
?d 2
?
F 5
Fsx ? 30kN
C
? ? Fs x Fsmax ? 2Fsx 2 ? Fs2y ? 63.2kN
离2FCs x点最远的铆钉所受剪力最大
2Fsx ? 0.12 ? 4 ? Fsx ? 2 ? 0.12 ? F ? 0.36 ? 0
材料力学第八章 剪切与联接件的实用计算
* z
I zb
Fbs bs Abs
宽度方向均布 矩形 高度方向抛物线 分布 薄壁 圆环
FN t At
3 FQ 圆形 4 FQ max max 2 A 3 A FQ 工字形型钢 max 2 FQ A max Iz 发生在中心轴上 ( * )d S z max
材料力学
第8章 剪切与连接件的实用计算 符号 正负号 FN与横截面外法线 方向一致为正，反 之为负. 拉为正、压为负 右手螺旋法则
内力
内力计算
轴力等于截面的一 侧所有外力的代数 和. 扭矩等于截面的一 侧所有外力偶矩的 代数和. 剪力等于截面的一 侧所有外力的代数 和. 弯矩等于截面的一 侧所有外对该截面 形心力矩的代数和.
FN
满足 满足
FN2 FN2 2 130 103 t2 =114MPa≤[ ]=160MPa At2 (b 2d ) 3 （0.11 2 0.017） 0.01
主板满足，盖板亦满足，故该连接头满足强度要求
材料力学
第8章 剪切与连接件的实用计算
例题1 图示对接铆接接头，每边铆钉数n=3,已知F=130kN,主板 =1cm， b 11cm，盖板1 =0.7cm，d 1.7cm，[ ]=160MPa,[ ]=120MPa, [ bs ]=300MPa,试校核该接头的强度。重新布置铆钉位置
材料力学
第8章 剪切与连接件的实用计算
第八章 剪切与连接件的实用计算
材料力学
第8章 剪切与连接件的实用计算
• • • • • •
本章主要内容 强度计算的实用计算方法 搭接铆接（单剪） 对接铆接（双剪） 铆钉群连接 其它连接
材料力学
第8章 剪切与连接件的实用计算
材料力学剪切与联接件的实用计算教案
材料力学剪切与联接件的实用计算教案一、教学目标：1. 让学生掌握剪切的概念和剪切力的计算方法。
2. 让学生了解联接件的种类和作用，以及联接件的实用计算方法。
3. 培养学生运用材料力学知识解决实际问题的能力。
二、教学内容：1. 剪切的概念及其计算2. 联接件的种类与作用3. 联接件的实用计算方法4. 剪切与联接件在工程中的应用实例三、教学方法：1. 采用讲授法，讲解剪切与联接件的基本概念、计算方法和实际应用。
2. 利用案例分析法，分析工程中剪切与联接件的实际应用实例，帮助学生更好地理解和掌握知识。
3. 开展课堂讨论，鼓励学生提问和发表观点，提高学生的参与度和积极性。
四、教学准备：1. 教案、教材、多媒体教学设备2. 相关工程案例资料3. 剪切与联接件的实物模型或图片五、教学过程：1. 导入：介绍剪切与联接件在工程中的重要性，引发学生兴趣。
2. 讲解剪切的概念及其计算方法，引导学生理解并掌握剪切力的计算。
3. 讲解联接件的种类与作用，让学生了解不同联接件的特点和应用场景。
4. 讲解联接件的实用计算方法，引导学生学会计算联接件的承载能力。
5. 分析工程案例，让学生了解剪切与联接件在实际工程中的应用，加深对知识的理解。
6. 开展课堂讨论，鼓励学生提问和发表观点，解答学生的疑问。
7. 总结本节课的主要内容，强调重点和难点。
8. 布置课后作业，巩固所学知识。
注意：在教学过程中，要根据学生的反应和理解程度适时调整教学内容和进度，确保学生能够扎实掌握剪切与联接件的知识。
六、教学评估：1. 课后作业：布置有关剪切与联接件计算的实际问题，要求学生在课后解决，以检验学生对课堂内容的掌握程度。
2. 课堂提问：在课堂上提问学生关于剪切与联接件的概念、计算方法和实际应用，以了解学生的实时理解情况。
3. 小组讨论：组织学生进行小组讨论，探讨剪切与联接件在实际工程中的复杂情况，评估学生的应用能力和团队合作能力。
七、教学拓展：1. 介绍其他联接件的计算方法，如焊接、铆接等，扩展学生的知识面。
第2章 连接件的实用计算《材料力学》教学课件
2.2 剪切与挤压实用计算
2.2 剪切与挤压实用计算
【例2-2】
2.2 剪切与挤压实用计算
2.2 剪切与挤压实用计算
【例2-3】
图2-8
2.2 剪切与挤压实用计算
解： (1)校核螺栓的剪切强度。图2-8(b)所示为拉杆的受
力简图，由于两螺栓的材料相同，直径一样，故两螺栓承受的
外力相同。由单个螺栓的计算简图［见图2-8(c)］可知，该螺
2.2 剪切与挤压实用计算
Abs的计算视接触面的具体情况而定。当连接件与被连接件 的接触面为平面时［见图2-1 (c)中的键连接］，Abs就是接触面 面积。螺栓、销钉、铆钉等圆柱形连接件的挤压面是近似半个圆 柱表面，其挤压应力分布情况如图2-5(a)所示，最大应力在圆柱 面的中点。工程实际计算中，以直径的投影面作为挤压面积，如 图2-5(b)中的阴影部分的面积Abs=dt。这样，以挤压力除以此 面积，所得应力与实际最大应力接近。
FS [ ] A
(2-2)
2.2 剪切与挤压实用计算
式 (2-2)虽然是针对螺栓得出的，但也可 适用于其他连接件。运用式 (2-2)可以解决剪切 强度计算的三类问题。具体材料的许用切应力 ［τ］可以从有关设计规范中查得。在连接件的 计算中，一般金属材料的许用切应力［τ］与许 用拉应力［σ］之间的关系为
图2-5
2.2 剪切与挤压实用计算
由于挤压应力在挤压面上的分布较复杂，因此在工程实际
计算中，假定挤压面上的挤压应力均匀分布。连接件发生挤压
时，以 F bs表示挤压面上传递的挤压力，Abs表示挤压面积，
则挤压应力为
bs
Fbs Abs
(2-3)
相应的挤压强度条件为
bs
Fbs Abs
材料力学-构件连接的实用计算
06 结论
研究成果总结
01 02
连接方式对构件承载能力的影响
本研究发现，不同的连接方式对构件的承载能力有显著影响。焊接和铆 接能够提供较强的连接强度，而螺栓连接在某些情况下可能存在连接失 效的风险。
材料属性对连接性能的影响
实验结果表明，材料的弹性模量、泊松比和屈服强度等属性对连接性能 有重要影响。在选择连接材料时，应充分考虑这些因素。
静力分析主要采用材料力学的 基本原理，如虎克定律、梁理 论等，通过数学模型和有限元 方法进行计算。
静力分析的目的是确定结构在 静力载荷作用下的承载能力和 稳定性，为结构设计提供依据。
动力分析
01
动力分析是研究结构在动力载荷作用下的响应，包括振动、冲 击和动力稳定性等。
02
动力分析需要考虑结构的动态特性和阻尼，采用动力学的基本
目的和意义
目的
通过实用计算，为工程师和设计师提供解决实际工程问题的 工具和方法，帮助他们设计出既安全又经济的结构。
意义
随着现代工程技术的不断发展，对结构安全性和稳定性的要 求越来越高。构件连接的实用计算对于保障工程质量和安全 具有重要意义。同时，通过实用计算，可以优化结构设计， 降低成本，提高经济效益。
考虑连接的动态行为
目前对连接性能的研究主要集中在静力行为方面，但实际工程中构件承受的载荷往往是动态的。因此，未来研究应更 加关注连接的动态行为，以提高结构的疲劳寿命和抗震性能。
跨学科研究
材料力学与结构工程、固体力学等学科密切相关。未来研究应加强跨学科合作，综合运用多学科知识， 以提高连接设计和分析的精度和可靠性。
03
实用计算方法的提出
本研究提出了一种基于有限元分析的实用计算方法，可用于预测不同连
04-3.1 连接件与实用强度计算
材料力学
大连理工大学 王博
剪切
回顾与思考
拉压杆强度条件建立的过程？
max
FN A
max
据圣维南原理，
杆件大部分长度可采用强度条件！
思考：Leabharlann 杆端相连接的部位圣维南原理还适用么？
不适用! 那么，该如何建立强度条件呢？
剪 切 （连接件强度实用计算） 一、连接件
铆钉、键、螺栓、销钉等起到连接作用的构件
F F
铆钉
连接件示例
铆钉
力学模型
F
2 mm
F
F
nn
A
2
(a)
(b)
桥梁桁架结点处的铆钉链接
连接件示例
轮
力学模型
键
F
n
n
F
轴
(b)
FS n
n
F
(a)
(c)
连接件示例
联轴节
连接件示例
F 销钉
F
F
2
2
F
F
连接件示例
连接件示例
F
F
F
焊缝连接
F
大连理工大学 王博
剪切
回顾与思考
拉压杆强度条件建立的过程？
max
FN A
max
据圣维南原理，
杆件大部分长度可采用强度条件！
思考：Leabharlann 杆端相连接的部位圣维南原理还适用么？
不适用! 那么，该如何建立强度条件呢？
剪 切 （连接件强度实用计算） 一、连接件
铆钉、键、螺栓、销钉等起到连接作用的构件
F F
铆钉
连接件示例
铆钉
力学模型
F
2 mm
F
F
nn
A
2
(a)
(b)
桥梁桁架结点处的铆钉链接
连接件示例
轮
力学模型
键
F
n
n
F
轴
(b)
FS n
n
F
(a)
(c)
连接件示例
联轴节
连接件示例
F 销钉
F
F
2
2
F
F
连接件示例
连接件示例
F
F
F
焊缝连接
F
材料力学第二章-剪切与连接件的实用计算
P 785106 300106 236103 N
工程力 学
§2-4 挤压问题
第二种破坏方式为铆钉与钢板间的局部 接触，互相挤压，导致破坏。接触面上的压 力称为挤压力。记为Pbs Abs bs bs — 名义挤压应力 P n Abs [ bs ] bs bs u bs u P
u
Pbs
Pbs 工程力 学
Abs bs bs ] [ 强度条件： Pbs
直径投影面
Pbs： 挤压力 Abs：计算挤压面面积 接触面为平面，则计算挤压面为接触面。 接触面为半圆柱面，则计算挤压面为直径投影面。 挤压应力是连接件与被连接件之间的相互 作用，因此，当两者材料不相同时，应校核挤 压许用应力较低的材料的挤压强度。
工程力 学
例 2–3 一销钉连接如图所示。已知外力
P=15kN ，被连接件的厚度分别为 t1=6mm 和 t2=10mm，材料的许用剪应力 [ ]=30MPa，许 用挤压应力[bs]=100MPa，试设计销钉直径。
p
t1
t2 t1
p
工程力 学
解： 作销钉受力图如图示
按剪切强度条件设计 销钉有两个受剪面n –n和m – m
工程力 学
回到例题
截面法 A Q 平均剪应力称为名义剪应力
A u Q n [ ]
u
强度分析 QP
A：受剪面面积 名义极限剪应力 Q m
强度条件为 A [ ] Q
m P
m
P
m P
工程力 学
例2–1 两块矩形截面木杆用两块钢板连接 如图所示，P=60kN，木材顺纹剪切许用应力为 []=1MPa ，木板截面宽度 b=0.15m ，试求接头 的长度L。 P L L
工程力 学
§2-4 挤压问题
第二种破坏方式为铆钉与钢板间的局部 接触，互相挤压，导致破坏。接触面上的压 力称为挤压力。记为Pbs Abs bs bs — 名义挤压应力 P n Abs [ bs ] bs bs u bs u P
u
Pbs
Pbs 工程力 学
Abs bs bs ] [ 强度条件： Pbs
直径投影面
Pbs： 挤压力 Abs：计算挤压面面积 接触面为平面，则计算挤压面为接触面。 接触面为半圆柱面，则计算挤压面为直径投影面。 挤压应力是连接件与被连接件之间的相互 作用，因此，当两者材料不相同时，应校核挤 压许用应力较低的材料的挤压强度。
工程力 学
例 2–3 一销钉连接如图所示。已知外力
P=15kN ，被连接件的厚度分别为 t1=6mm 和 t2=10mm，材料的许用剪应力 [ ]=30MPa，许 用挤压应力[bs]=100MPa，试设计销钉直径。
p
t1
t2 t1
p
工程力 学
解： 作销钉受力图如图示
按剪切强度条件设计 销钉有两个受剪面n –n和m – m
工程力 学
回到例题
截面法 A Q 平均剪应力称为名义剪应力
A u Q n [ ]
u
强度分析 QP
A：受剪面面积 名义极限剪应力 Q m
强度条件为 A [ ] Q
m P
m
P
m P
工程力 学
例2–1 两块矩形截面木杆用两块钢板连接 如图所示，P=60kN，木材顺纹剪切许用应力为 []=1MPa ，木板截面宽度 b=0.15m ，试求接头 的长度L。 P L L
连接件的实用计算法 孙
如铆钉：
δ
F
Fbs
F
Fbs
直径d Fbs
bs
直径 径向投影面
Fbs
挤压面
A d 上图的挤压面积为：
2021/4/10
bs
昆明理工2大8 学工程力学系
第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment
小结：连接件的强度计算
材料力学
切应力强度条件：
Fs
A
挤压强度条件：
1）校核： Fs A 2）设计截面尺寸： A Fs 3）确定许可载荷 ： Fs (F ) A
F
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昆明理工2大3 学工程力学系
第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment
二、挤压的实用计算
挤压破坏：
F
在挤压面产生过大的塑性变 形（导致连接松动）、压溃 F 或连接件（如铆钉）被压扁。
bs
Fbs Abs
bs
塑性材料： 0.5 0.7 bs 1.5 2.5
脆性材料：
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0.8 1.0
bs 0.9 1.5
昆明理工2大9 学工程力学系
1.什么是传统机械按键设计？
传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的开关按键来实现功 能的一种设计方式。
第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment
铆钉
材料力学
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第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment
平键 m
材料力学
齿轮 键
轴
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材料力学 组合变形及连接件 (3)
剪切的实用计算
F
m m
剪切面
F
m m
剪切面
F
F
FS
剪力
FS = F
m
m
F
F
m m
F
m m
F
F
假设剪切面上各点的切应力相等， 假设剪切面上各点的切应力相等，
m
FS
m
则剪切面上的名义应力 名义应力为 则剪切面上的名义应力为
F
FS τ= A
τ = FS
A
式中， 式中， FS 为剪切面上的剪力 A 为剪切面的面积。 为剪切面的面积。 剪切的强度条件为
Fb σbS = A b
Fb 为接触面上的挤压力 Ab 为计算挤压面的面积
1，挤压面为半圆柱面 ， 挤压面积A 为实际接触面在直径平面上的投影面积 挤压面积 b为实际接触面在直径平面上的投影面积
实际接触面
h
d
直径投影面
Ab = d ×h
σbS
挤压现象的实际受力如图 所示。 所示
2，当挤压面为平面时, Ab 为实际接触面面积。 ，当挤压面为平面时 为实际接触面面积。
工程实例： 桥梁桁架结点的铆钉（或高强度螺栓） 工程实例： 桥梁桁架结点的铆钉（或高强度螺栓）
机械中的轴与齿轮间的键连接
键
m (a)
P 2
m
m
P
n
P 2
n
1 2
截面受剪切作用。 剪切作用 铆钉在 m—m 和 n—n 截面受剪切作用。 铆钉和钢板在接触面上受挤压作用。 铆钉和钢板在接触面上受挤压作用。 挤压作用
FS ≤ [τ ] τ= A
[τ] 为材料的许用切应力。 τ 为材料的许用切应力。
F