03.2.铆钉和螺栓连接的计算_图文[精彩]
36普通螺栓和铆钉连接的构造和计算
§3.6 普通螺栓和铆钉连接的构造和计算抗剪连接——板件之间有相对错动的趋势；抗拉连接——板件之间有相互脱开的趋势。
一．普通螺栓（铆钉）的计算1．抗剪螺栓（铆钉）的计算（1）单个螺栓（铆钉）的受剪工作性能1）弹性段（0～1）：板件间相互挤压，靠摩擦阻力传力；2）相对滑移段（1～2）：摩擦阻力被克服后，板件间产生滑移，栓（钉）杆与孔壁相接触，滑移量取决于栓（钉）杆与孔的间距；3）弹塑性工作阶段（2～3）：螺栓杆既受剪又受弯直到破坏为止。
（2）对一组螺栓连接，有五种可能的破坏形式1）栓杆被剪断；2）被连接板被挤压破坏；3）被连接板被拉（压）破坏；4）被连接板被剪破坏——拉豁；5）栓杆受弯破坏。
tc)（3）针对如上情况，应避免所有破坏的可能性1）栓（钉）杆长度（t ∑）≤05d ——防止受弯破坏； 2）1a ≥02d ，栓距≥03d ——避免拉豁； 3）通过计算保证螺栓（铆钉）抗剪； 4）通过计算保证螺栓（铆钉）抗挤压；5）通过计算保证被连接构件具有足够的拉压强度。
（4）螺栓群受剪计算1）轴心受力基本假定：螺栓群均匀受力。
一个螺栓的抗剪承载能力：bv 2v b v4πn f d N =v n ——剪切面数；d ——螺栓直径；b v f ——螺栓抗剪设计强度。
一个螺栓抗挤压承载能力：b c m in b c f t d N ⋅∑⋅=d ——螺栓直径；m in t ∑——被连接板中受力一侧的总厚度的较小值；b c f ——螺栓承压设计强度。
当受力一边螺栓分布长度0115d l >时，会出现较严重的传力不均匀现象，故采用强度折减系数对螺栓的承载能力进行折减：11501.1d l -=β当0160d l >时，取0.7=β这样，设计计算时，对受力最大的螺栓进行验算：max N ≤{}bcb v ,min N N ⋅β2）螺栓群受扭 基本假定：① 被连接板是刚性的； ② 螺栓是弹性的；③ 在扭矩作用下，绕螺栓群中心旋转，每个螺栓受力大小与其到形心的距离成正比，方向垂直于矢径。
材料力学(I)第八章-铆钉连接的计算
§8-6 铆钉连接的计算
1
铆钉连接主要有三种方式： 1.搭接（图a），铆钉受单剪； 2.单盖板对接（图b），铆钉受单剪； 3.双盖板对接（图c），铆钉受双剪。
2
铆钉组承受横向荷载
实际铆钉组中位于 两端的铆钉所传递的力 要比中间的铆钉所传递 的力大。
为了简化计算,假设: (1) 如果作用于连接上的力其作用线通过铆钉组 中所有铆钉横截面的形心，而且各铆钉的材料和直径 均相同，则认为每个铆钉传递相等的力。 (2) 不考虑弯曲的影响。 铆钉连接与螺栓连接的计算方法相同。
i 1
2.754 103 N 2.754 kN
22
例题 8-10
F F
'' 2 '' 5
M e r2
2 r i i 1 6
2.928kN
F F
'' 3 '' 4
M e r3
2 r i i 1 6
4.344kN
Fi 的方向垂直于ri。
23
例题 8-10
将Fi'和Fi''按矢量合成以得出每一铆钉所受的力 Fi。图b中示出了1，2，3三个铆钉所受力的情况。 经比较按矢量合成后的力F1，F2，…，F6 知，铆钉 1和6所受力最大，F1=F6=4.41 kN。
24
例题 8-10
5. 此连接为搭接，铆钉受单剪，故受力最大的铆 钉1和6剪切面上的切应力为
F1 4.41 103 N 6 t1 t 6 14 10 Pa 14 MPa A s1 π (0.02 m)2 4
257
例题 8-10
解: 1. 将外力F向铆
螺栓有效联接长度计算公式
螺栓有效联接长度计算公式螺栓是一种常用的联接元件，广泛应用于机械设备、建筑结构、汽车制造等领域。
在螺栓联接中，螺栓的有效联接长度是一个重要的参数，它直接影响着联接的强度和稳定性。
因此，正确计算螺栓的有效联接长度对于确保联接的安全性和可靠性至关重要。
螺栓的有效联接长度指的是螺栓在联接中起作用的实际长度，它包括了螺纹部分和非螺纹部分的长度。
在实际的工程设计中，需要根据具体的情况来计算螺栓的有效联接长度，以确保联接的稳固和安全。
螺栓的有效联接长度计算公式如下：L=LT+L0。
其中，L表示螺栓的有效联接长度，LT表示螺栓的螺纹长度，L0表示螺栓的非螺纹长度。
螺栓的螺纹长度可以根据螺栓的标准规格和要求来确定，通常可以在相关的标准规范中找到。
而螺栓的非螺纹长度则需要根据具体的联接情况和要求来计算。
在计算螺栓的非螺纹长度时，需要考虑到以下几个方面的因素：1. 螺栓的受力情况，螺栓在联接中所承受的受力情况会直接影响其非螺纹长度的计算。
如果螺栓需要承受较大的拉力或压力，那么非螺纹长度需要相应地增加，以确保螺栓联接的稳固和安全。
2. 联接件的厚度，联接件的厚度也会影响螺栓的非螺纹长度的计算。
通常情况下，联接件的厚度越大，螺栓的非螺纹长度就需要相应地增加，以确保螺栓能够完全穿透联接件并有足够的长度用于螺纹连接。
3. 螺栓的预紧力，螺栓的预紧力也是计算非螺纹长度的重要因素。
预紧力越大，非螺纹长度就需要相应地增加，以确保螺栓在预紧状态下不会因为拉伸变形而失去其联接功能。
除了以上几个方面的因素外，还需要考虑到螺栓的材质、表面处理和工作环境等因素，以确保螺栓的有效联接长度计算是准确可靠的。
在实际的工程设计中，通常会根据相关的标准规范和经验数据来进行螺栓的有效联接长度计算。
同时，也需要进行一定的实际测试和验证，以确保螺栓的联接能够满足设计要求和工程需要。
总之，螺栓的有效联接长度是螺栓联接中的重要参数，它直接影响着联接的强度和稳定性。
螺栓连接计算公式总结
螺栓连接计算公式总结螺栓连接是机械设计中常见的一种连接方式，其主要计算公式可以总结如下：1.螺栓直径与被连接件孔径的配合关系设计有预紧力的螺栓连接，如需要拆卸，则螺栓直径应与被连接件的孔径有一定配合关系。
一般可按下列公式计算：d ≤ D -（1~1. 5）S其中 d为螺栓直径；D为被连接件的孔径；S为配合安全系数，轻型为1.0~1.1，重型为1.1~1.2。
2.螺栓承载能力的计算螺栓的承载能力应按下式计算：N ≤ Ψ·Σmiu·d²/4×[σ]其中 N为螺栓所受的剪切力及拉力之和（N）；Ψ为接头系数，由试验方法确定，一般可取0.6~0.7；Σmiu为各被连接件（钢板）的抗剪面积（对粗制螺栓取miu=mi+0.175mi，其中mi为被连接件（钢板）的重量（kg），对精制螺栓则取miu=mi；d为螺栓直径（m）；[σ]为螺栓材料的许用应力（MPa）。
3.拧紧螺栓所需的轴向力的计算拧紧螺栓所需要施加的轴向力可按下式计算：Fj=π·d·Σmp·d/4×[σ]其中 Fj为拧紧螺栓所需要施加的轴向力（N）；d为螺栓直径（m）；Σmp为各被连接件接触部位的预紧面上的正应力的合力（N/㎡），一般可取Σmp=(0.7~1.0)σs；[σ]为螺栓材料的许用应力（MPa）。
4.装配时的顶紧力的计算装配时的顶紧力可按下式计算：Fk=π·d·(Pmax-Pmin)/[d×(2~3)×(σs-σb)]其中 Fk为装配时的顶紧力（N）；d为螺栓直径（m）；Pmax为预紧时所需的最小顶紧力（N）；Pmin为预紧时所需的最大顶紧力（N）；σs为螺栓材料的屈服极限（MPa）；σb为螺栓材料的强度极限（MPa）。
一般情况下取预紧应力的中间值。
要求装配后获得准确预紧力，最好使顶紧力小于或等于设计计算值。
根据顶紧力乘以相应的保险系数即为需要的拧紧力。
螺栓连接实用计算公式
螺栓连接实用计算公式螺栓连接是一种常见的机械连接方式，通常用于连接两个或多个零件。
在工程设计和计算中，我们需要根据实际情况来确定螺栓连接的尺寸和参数，以保证连接的可靠性和安全性。
本文将介绍一些常用的螺栓连接计算公式，以帮助读者更好地理解和应用。
一、螺栓拉力计算公式在螺栓连接中，螺栓的拉力是一个重要的参数。
拉力的大小决定了螺栓的紧固程度，直接影响连接的可靠性。
根据受力分析原理，我们可以使用以下公式计算螺栓的拉力：拉力（F）= 力矩（M）/ 杠杆臂（L）其中，力矩是指施加在螺栓上的力与螺栓中心轴线的垂直距离的乘积，杠杆臂则是指螺栓直径的一半。
通过测量力矩和杠杆臂的数值，我们可以计算出螺栓的拉力大小。
二、螺栓预紧力计算公式螺栓的预紧力是指在紧固过程中施加在螺栓上的力。
预紧力的大小直接影响螺栓连接的紧固程度和稳定性。
根据预紧力的计算公式，我们可以得到以下关系：预紧力（Fp）= 螺栓材料的屈服强度（σy）× 螺栓截面的面积（A）其中，螺栓材料的屈服强度是指螺栓材料在拉伸过程中发生塑性变形的临界应力值，螺栓截面的面积则是指螺栓剖面的有效面积。
通过测量螺栓材料的屈服强度和螺栓截面的面积，我们可以计算出螺栓的预紧力大小。
三、螺栓的剪切强度计算公式在螺栓连接中，除了拉力外，螺栓还要承受剪切力。
螺栓的剪切强度是指螺栓在剪切过程中能够承受的最大应力值。
根据剪切强度的计算公式，我们可以得到以下关系：剪切强度（τ）= 螺栓材料的抗剪强度（σs）× 螺栓剖面的面积（A）其中，螺栓材料的抗剪强度是指螺栓材料在剪切过程中能够承受的最大应力值，螺栓剖面的面积则是指螺栓剖面的有效面积。
通过测量螺栓材料的抗剪强度和螺栓剖面的面积，我们可以计算出螺栓的剪切强度大小。
螺栓连接的实用计算公式涉及到螺栓的拉力、预紧力和剪切强度等参数的计算。
根据这些公式，我们可以根据实际情况来确定螺栓连接的尺寸和参数，以保证连接的可靠性和安全性。
铆钉连接及计算
第三章
第三章
章连接计算
第一节焊缝连接
一、在对接接头和Ｔ形接头中，垂直于轴心拉力或轴心压力的对接焊缝，其强度应按下式计算：N
二、在对接接头和T形接头中，承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝，其正应力和剪应力应分别进行计算。
但在同时受有较大正应力和剪应力处（例如梁腹板横向对接焊缝的端部），应按下式计算折算应力：
注：①当承受轴心力的板件用斜焊缝对接，焊缝与作用力间的夹角θ符合tgθ≤1.5时，其强度可不计算。
②当对接焊缝无法采用引弧板施焊时，每条焊缝的长度计算时应各减去10mm。
一、在通过焊缝形心的拉力、压力或剪力作用下：当力垂直于焊缝长度方向时，
二、在其它力或各种力综合作用下，σf和Tf共同作用处：
承压型高
四、同时承受剪力和杆轴方向拉力的承压型高强度螺栓，应符合下列公式的要求：
五、在抗剪连接中以及同时承受剪力和杆轴方向拉力的连接中，承压型高强度螺栓的受剪承载力设计值不得大于按摩擦型连接计算的1.3倍。
一、一个构件借助填板或其它中间板件与另一构件连接的螺栓（摩擦型高强度螺栓除外）或铆钉数目，应按计算增加10％。
二、搭接或用拼接板的单面连接，螺栓（摩擦型高强度螺栓除外）或铆钉数目，应按计算增加10％。
三、在构件的端部连接中，当利用短角钢连接型钢（角钢或槽钢）的外伸肢以缩短连接长度时，在短角钢两肢中的一肢上，所用的螺栓或铆钉数目应按计算增加50％。
四、当铆钉连接的铆合总厚度超过铆钉直径的5倍时，总厚度每超过2mm，铆钉数目应按计算增加1％（至少应增加一个铆钉），但铆合总厚度不得超过铆钉直径的7倍。
铆钉连接及计算
第三章
第三章
章连接计算
第一节焊缝连接
一、在对接接头和Ｔ形接头中，垂直于轴心拉力或轴心压力的对接焊缝，其强度应按下式计算：N
二、在对接接头和T形接头中，承受弯矩和剪力共同作用的对接焊缝，其正应力和剪应力应分别进行计算。
但在同时受有较大正应力和剪应力处（例如梁腹板横向对接焊缝的端部），应按下式计算折算应力：
注：①当承受轴心力的板件用斜焊缝对接，焊缝与作用力间的夹角θ符合tgθ≤1.5时，其强度可不计算。
②当对接焊缝无法采用引弧板施焊时，每条焊缝的长度计算时应各减去10mm。
一、在通过焊缝形心的拉力、压力或剪力作用下：当力垂直于焊缝长度方向时，
二、在其它力或各种力综合作用下，σf和Tf共同作用处：
承压型高
四、同时承受剪力和杆轴方向拉力的承压型高强度螺栓，应符合下列公式的要求：
五、在抗剪连接中以及同时承受剪力和杆轴方向拉力的连接中，承压型高强度螺栓的受剪承载力设计值不得大于按摩擦型连接计算的1.3倍。
一、一个构件借助填板或其它中间板件与另一构件连接的螺栓（摩擦型高强度螺栓除外）或铆钉数目，应按计算增加10％。
二、搭接或用拼接板的单面连接，螺栓（摩擦型高强度螺栓除外）或铆钉数目，应按计算增加10％。
三、在构件的端部连接中，当利用短角钢连接型钢（角钢或槽钢）的外伸肢以缩短连接长度时，在短角钢两肢中的一肢上，所用的螺栓或铆钉数目应按计算增加50％。
四、当铆钉连接的铆合总厚度超过铆钉直径的5倍时，总厚度每超过2mm，铆钉数目应按计算增加1％（至少应增加一个铆钉），但铆合总厚度不得超过铆钉直径的7倍。
钢结构焊接、螺栓连接计算及实例
第一节钢结构的连接方法钢结构是由钢板、型钢通过必要的连接组成基本构件，如梁、柱、桁架等；再通过一定的安装连结装配成空间整体结构，如屋盖、厂房、钢闸门、钢桥等。
可见，连接的构造和计算是钢结构设计的重要组成部分。
好的连接应当符合安全可靠、节约钢材、构造简单和施工方便等原则。
钢结构的连接方法可分为焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接三种(详见附图十三)。
一、焊缝连接焊接是现代钢结构最主要的连接方法。
其优点是不削弱构件截面（不必钻孔），构造简单，节约钢材，加工方便，在一定条件下还可以采用自动化操作，生产效率高。
此外，焊缝连接的刚度较大密封性能好。
焊缝连接的缺点是焊缝附近钢材因焊接的高温作用而形成热影响区，热影响区由高温降到常温冷却速度快，会使钢材脆性加大，同时由于热影响区的不均匀收缩，易使焊件产生焊接残余应力及残余变形，甚至可能造成裂纹，导致脆性破坏。
焊接结构低温冷脆问题也比较突出。
二、铆钉连接铆接的优点是塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检查和保证，可用于承受动载的重型结构。
但是，由于铆接工艺复杂、用钢量多，因此，费钢又费工。
现已很少采用。
三、螺栓连接螺栓连接分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。
普通螺栓通常用Q235钢制成，而高强度螺栓则用高强度钢材制成并经热处理。
高强度螺栓因其连接紧密，耐疲劳，承受动载可靠，成本也不太高，目前在一些重要的永久性结构的安装连接中，已成为代替铆接的优良连接方法。
螺栓连接的优点是安装方便，特别适用于工地安装连接，也便于拆卸，适用于需要装拆结构和临时性连接。
其缺点是需要在板件上开孔和拼装时对孔，增加制造工作量；螺栓孔还使构件截面削弱，且被连接的板件需要相互搭接或另加拼接板或角钢等连接件，因而比焊接连接多费钢材。
第二节 焊接方法、焊缝类型和质量级别一、钢结构中常用的焊接方法焊接方法很多，钢结构中主要采用电弧焊，薄钢板（mm t 3 ）的连接有时也可以采用电阻焊或气焊。
1．电弧焊电弧焊是利用焊条或焊丝与焊件间产生的电弧热，将金属加热并熔化的焊接方法。
钢结构焊接、螺栓连接计算及实例
第一节 钢结构的连接方法钢结构是由钢板、型钢通过必要的连接组成基本构件，如梁、柱、桁架等；再通过一定的安装连结装配成空间整体结构，如屋盖、厂房、钢闸门、钢桥等。
可见，连接的构造和计算是钢结构设计的重要组成部分。
好的连接应当符合安全可靠、节约钢材、构造简单和施工方便等原则。
钢结构的连接方法可分为焊缝连接、铆钉连接和螺栓连接三种(详见附图十三)。
一、焊缝连接焊接是现代钢结构最主要的连接方法。
其优点是不削弱构件截面（不必钻孔），构造简单，节约钢材，加工方便，在一定条件下还可以采用自动化操作，生产效率高。
此外，焊缝连接的刚度较大密封性能好。
焊缝连接的缺点是焊缝附近钢材因焊接的高温作用而形成热影响区，热影响区由高温降到常温冷却速度快，会使钢材脆性加大，同时由于热影响区的不均匀收缩，易使焊件产生焊接残余应力及残余变形，甚至可能造成裂纹，导致脆性破坏。
焊接结构低温冷脆问题也比较突出。
二、铆钉连接铆接的优点是塑性和韧性较好，传力可靠，质量易于检查和保证，可用于承受动载的重型结构。
但是，由于铆接工艺复杂、用钢量多，因此，费钢又费工。
现已很少采用。
三、螺栓连接螺栓连接分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接两种。
普通螺栓通常用Q235钢制成，而高强度螺栓则用高强度钢材制成并经热处理。
高强度螺栓因其连接紧密，耐疲劳，承受动载可靠，成本也不太高，目前在一些重要的永久性结构的安装连接中，已成为代替铆接的优良连接方法。
螺栓连接的优点是安装方便，特别适用于工地安装连接，也便于拆卸，适用于需要装拆结构和临时性连接。
其缺点是需要在板件上开孔和拼装时对孔，增加制造工作量；螺栓孔还使构件截面削弱，且被连接的板件需要相互搭接或另加拼接板或角钢等连接件，因而比焊接连接多费钢材。
第二节 焊接方法、焊缝类型和质量级别一、钢结构中常用的焊接方法焊接方法很多，钢结构中主要采用电弧焊，薄钢板（mm t 3 ）的连接有时也可以采用电阻焊或气焊。
1．电弧焊电弧焊是利用焊条或焊丝与焊件间产生的电弧热，将金属加热并熔化的焊接方法。
铆钉和螺栓连接的计算分析
（2×6 mm）,所以应校核螺栓与结点板之间的挤压强度。每
个螺栓所传递的力为 F/n ，亦即每个螺栓与结点板之间的挤
压力为
Fbs
F n
F
(b)
第7页
建筑工程学院
第3章 剪切
而挤压应力为
s bs
Fbs Abs
F /n
d
(140103 N) / 3 (10103 m)(16103
m)
292106 Pa 292 MPa
FS
F/n 2
F 2n
第5页
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第3章 剪切
螺栓的剪切强度条件为
t
FS As
F / 2n πd 2 / 4
2 (140103 N) nπ(16103 m)2
130106
Pa
从而求得所需的螺栓个数：
n 2.68 取
n =3
第6页建筑工程学院第3章 剪切2.校核挤压强度
由于结点板的厚度（10 mm）小于两根角钢肢厚度之和
140103 N 12.66104 m2
111106
Pa
111
MPa
其值小于许用拉应力[s ] = 170 MPa，满足拉伸强度条件。
第10页
建筑工程学院
§3.3.3 铆钉和螺栓连接的计算
第3章 剪切
铆钉连接主要有三种方式：1.搭接（图a），铆钉受单剪； 2.单盖板对接（图b），铆钉受单剪；3.双盖板对接（图c）， 铆钉受双剪。
第1页
建筑工程学院
第3章 剪切
实际工程结构的铆钉连接都用一组铆钉来传力，在此情况 下，由于铆钉和被连接件的弹性变形，所以铆钉组中位于两端 的铆钉所传递的力要比中间的铆钉所传递的力大。
材料力学(I)第八章-铆钉连接的计算
r1 r6 (40 mm)2 (40 mm)2 56.6 mm 0.0566 m
19
例题 8-10
r2 r5 (0)2 (60 mm)2 60 mm 0.06 m r3 r4 (40 mm)2 (80 mm)2 89.4 mm 0.0894 m
第 8 章 组合变形及连接部分的计算
§8-6 铆钉连接的计算
1
铆钉连接主要有三种方式： 1.搭接（图a），铆钉受单剪； 2.单盖板对接（图b），铆钉受单剪； 3.双盖板对接（图c），铆钉受双剪。
2
铆钉组承受横向荷载
实际铆钉组中位于 两端的铆钉所传递的力 要比中间的铆钉所传递 的力大。
为了简化计算,假设: (1) 如果作用于连接上的力其作用线通过铆钉组 中所有铆钉横截面的形心，而且各铆钉的材料和直径 均相同，则认为每个铆钉传递相等的力。 (2) 不考虑弯曲的影响。 铆钉连接与螺栓连接的计算方法相同。
(2) 其大小与该连线的长度成正比（将连接板视为刚 体），即 '' '' r1 '' '' r2 '' '' rn F1 Fi , F2 Fi ,, Fn Fi ri ri ri
14
于是由静力关系可导得：
M e Fi''ri F1''r1 F2''r2 Fi''ri Fn''rn
12
II. 作用于连接上的力其作用线不通过铆钉组形心 对于受偏心荷载F的铆钉连接（或螺栓连接） （图a），亦即作用于连接上的力其作用线不通过铆 钉组的形心O时，可如图b所示，简化为通过形心O 的力和力偶矩Me=F· e。
《铆钉连接的计算》PPT课件_OK
搭接
P
P
P P
一个受剪面
1
单盖板对接
P
P
P
P
一个受剪面
(b)
2
双盖板对接
P
铆钉双剪切
P
P
P
两个受剪面
(c) 图 8-6
3
I、 铆钉组承受横向荷载
P P
图 8-7
P P
4
在铆钉组连接 ( 图 8-7 ) 中, 为了简化计算, 设: 不论铆接的方式如何, 均不考虑弯曲的影响。 若外力的作用线通过铆钉组横截面的形心, 且同一组内各 铆钉的直径相同, 则每个铆钉的受力也相等。 每个 铆钉受力为
P1
(a)
30
例题 8-6 一铆钉连接的托架受集中力 P 的作用, 如图 a 所示 , 已知外力 P = 12kN 。铆钉直径 d =20mm ,每个铆钉都受 单剪 , 试求受力最大的铆钉横截面上的剪应力。
31
80
y
(a)
3 2 1
o 40 40 80
6 P
5 4
例题 8-6 图
解：铆钉组与x轴对 称，转动中心在铆钉2 与 5 的连线与x轴的 交点 O 处。 x 1 将力 P 向 O点简
b
t P
P
7
P4
P
b
P
P4
受剪面
(1) 铆钉的剪切强度
每个铆钉受力为 P/4
每个铆钉受剪面上的剪力为
Q P 22.5KN 4
Q Q 112MPa []
A d 2 4
8
(2) 铆钉的挤压强度
每个铆钉受挤压力为
P
jy
P 4
挤压面面积为
A jy d t