连接件的强度计算
钢结构连接、钢结构强度稳定性、钢筋支架、格构柱计算
钢结构连接、钢结构强度稳定性、钢筋支架、格构柱计算◆钢结构连接计算一、连接件类别不焊透的对接焊缝二、计算公式1．在通过焊缝形心的拉力，压力或剪力作用下的焊缝强度按下式计算：2．在其它力或各种综合力作用下，σf，τf共同作用处。
式中N──-构件轴心拉力或轴心压力，取 N＝100N；lw──对接焊缝或角焊缝的计算长度，取lw=50mm；γ─-作用力与焊缝方向的角度γ=45度；σf──按焊缝有效截面(helw)计算，垂直于焊缝长度方向的应力；hf──较小焊脚尺寸，取 hf=30mm；βt──正面角焊缝的强度设计值增大系数；取1；τf──按焊缝有效截面计算，沿焊缝长度方向的剪应力；Ffw──角焊缝的强度设计值。
α──斜角角焊缝两焊脚边的夹角或V形坡口角度；取α=100度。
s ──坡口根部至焊缝表面的最短距离，取 s=12mm；he──角焊缝的有效厚度，由于坡口类型为V形坡口，所以取he=s=12.000mm.三、计算结果1. 正应力：σf=N×sin(γ)/(lw×he)=100×sin(45)/(50×12.000)=0.118N/mm2；2. 剪应力：τf=N×cos(γ)/(lw×he)=100×cos(45)/(50×12.000)=0.118N/mm2；3. 综合应力：[(σf/βt)2+τf2]1/2=0.167N/mm2；结论:计算得出的综合应力0.167N/mm2≤对接焊缝的强度设计值ftw=10.000N/mm2，满足要求！◆钢结构强度稳定性计算一、构件受力类别：轴心受弯构件。
二、强度验算：1、受弯的实腹构件，其抗弯强度可按下式计算：Mx/γxWnx + My/γyWny ≤ f式中 Mx，My──绕x轴和y轴的弯矩，分别取100.800×106 N·mm,10.000×106 N·mm；γx, γy──对x轴和y轴的截面塑性发展系数，分别取 1.2,1.3；Wnx,Wny──对x轴和y轴的净截面抵抗矩,分别取 947000 mm3,85900 mm3；计算得：Mx/(γxWnx)+My/(γyWny)=100.800×106/(1.2×947000)+10.000×106/(1.3×85900)=178.251 N/mm2受弯的实腹构件抗弯强度=178.251 N/mm2 ≤抗弯强度设计值f=215N/mm2，满足要求！2、受弯的实腹构件，其抗剪强度可按下式计算：τmax = VS/Itw ≤ fv式中V──计算截面沿腹板平面作用的剪力,取V=10.300×103 N；S──计算剪力处以上毛截面对中和轴的面积矩,取 S= 947000mm3；I──毛截面惯性矩,取 I=189300000 mm4；tw──腹板厚度,取 tw=8 mm；计算得：τmax = VS/Itw=10.300×103×947000/(189300000×8)=6.441N/mm2受弯的实腹构件抗剪强度τmax =6.441N/mm2≤抗剪强度设计值fv = 175 N/mm2，满足要求！3、局部承压强度计算τc = φF/twlz ≤ f式中φ──集中荷载增大系数，取φ=3；F──集中荷载,对动力荷载应考虑的动力系数，取 F=0kN；tw──腹板厚度,取 tw=8 mm；lz──集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度，取lz=100(mm)；计算得：τc = φF/twlz =3×0×103/(8×100)=0.000N/mm2局部承压强度τc =0.000N/mm2≤承载力设计值f = 215 N/mm2，满足要求！4、在最大刚度主平面内受弯的构件，其整体稳定性按下式计算：Mx/φbWx ≤ f式中Mx──绕x轴的弯矩，取100.8×106 N·mm；φb──受弯构件的整体稳定性系数,取φb= 0.9；Wx──对x轴的毛截面抵抗矩Wx,取 947000 mm3；计算得：Mx/φbwx = 100.8×106/(0.9×947000)=118.268 N/mm2≤抗弯强度设计值f= 215 N/mm2，满足要求！5、在两个主平面受弯的工字形截面构件，其整体稳定性按下式计算：Mx/φbWx + My/γyWny ≤ f式中 Mx，My──绕x轴和y轴的弯矩，分别取100.8×106 N·mm,10×106 N·mm；φb──受弯构件的整体稳定性系数,取φb= 0.9；γy──对y轴的截面塑性发展系数，取 1.3；Wx,Wy──对x轴和y轴的毛截面抵抗矩,分别取 947000 mm3, 85900 mm3；Wny──对y轴的净截面抵抗矩,取 85900 mm3计算得：Mx/φbwx +My/ γyWny =100.8×106/(0.9×947000)+10×106/(1.3×85900)=207.818 N/mm2≤抗弯强度设计值f=215 N/mm2，满足要求！◆钢筋支架计算公式一、参数信息钢筋支架（马凳）应用于高层建筑中的大体积混凝土基础底板或者一些大型设备基础和高厚混凝土板等的上下层钢筋之间。
连接件强度计算
320M Pa，试校核铆接头的强度。（假定每个铆钉受力相等。）
F b F 解：受力分析如图
F s F bs F 4
t
F
F
1 2 3
F
d
F/4 1 2 3
t
剪应力和挤压应力的强度条件
Fs As F
d
2
110 10 3 . 14 16
3 2
136 . 8 MPa
例8-11 图示的销钉连接中，构件A通过安全销C将 力偶矩传递到构件B。已知荷载F=2kN，加力臂长 l=1.2m，构件B的直径D=65mm，销钉的极限切应力 u=200MPa。试求安全销所需的直径d。
l C B
O
A
F
解：取构件B和安全销为研 究对象，其受力为 由平衡条件
M 0, FS D M Fl
在局部面积上的受压称为挤压或承压。相当复杂 的问题。
工程上对螺栓连接的强度计算，均采用直接实验 为依据的实用计算。 1.
F
剪切的实用计算 剪切面: 螺栓将沿两侧外力之 间、与外力作用线平行的截面 m m m—m发生相对错动，这种变形 F 形式为剪切。m-m截面发生剪切 Fs 变形,称为剪切面 m m
3
F t (b d )
110 10
1 ( 85 16 )
159 . 4 MPa
综上，接头安全。
1 2 3
F F
t
F
d
t
F/4
1 2 3
例8-16 图示悬臂梁，有两块木板钉成T型截面，铁 钉的许用剪力[FS]=800N。求铁钉的间距。
1 .8 k N 200 50
典型的pbl连接件抗剪强度公式汇总
典型的pbl连接件抗剪强度公式汇总下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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安全因数、许用应力、强度条件、连接件的强度计算--剪切,挤压
4、应用
例题4.6 已知：一个三角架，AB杆由两 根80×80×7等边角钢组成，横截面积为A1， 长度为2 m，AC杆由两根10号槽刚组成，横 截面积为A2，钢材为3号钢，容许应力 求：许可载荷？ [ ] 120MPa
解：（1）、对A节点受力分析：
Fy 0
Fx 0
FNAB sin30 FP 0
ec截面，产生拉伸。
已知： l 400 mm h1 60 mm b 160 mm
h 200 mm FN, AC 60 kN π
试求挤压应力 bs 切应力
6
和拉应力
解：（1）、求 ae截面的挤压应力
计算挤压面面积：
h1 60mm 2 Abs b 160mm 11.1mm cos cos 30
安全因数、许用应力、强度条件
• 1、塑性材料何时达到失效？塑性材料极限 应力是？脆性材料失效的标志？脆性材料 的极限应力是？ • 2、许用应力用公式如何表示？解释一下 • 3、拉压杆的强度条件 是什么？利用强度条 件，可以解决什么问题（三类）？ • 4、应用
1、塑性材料何时达到失效？塑性材料极限应力是？ 脆性材料失效的标志？脆性材料的极限应力是？
FP1
FNAB 260 130kN
2
FP min FP!, FP 2
130kN
例题4.7 起重吊钩的上端借螺母固定，若吊钩 螺栓内径 d 55 mm F 170kN 材料许用应力 160 MPa 试校核螺栓部分的强度。 解：计算螺栓内径处的面积
1、何为剪切面？何为剪力，如何求，用何表 示？名义切应力？注意剪切面的确定。 • 在外力作用下，铆钉的m-n截面将发生相对 错动，称为剪切面。
联接螺栓强度计算方法
联接螺栓的强度计算方法一．连接螺栓的选用及预紧力：1、已知条件：螺栓的s＝730MPa 螺栓的拧紧力矩T=49N.m2、拧紧力矩：为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。
其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2。
装配时可用力矩扳手法控制力矩。
公式：T=T1+T2=K*F* d拧紧扳手力矩T=49N.m其中K为拧紧力矩系数，F为预紧力N d为螺纹公称直径mm其中K为拧紧力矩系数，F为预紧力N d为螺纹公称直径mm摩擦表面状态K值有润滑无润滑精加工表面0.10.12一般工表面0.13-0.150.18-0.21表面氧化0.20.24镀锌0.180.22粗加工表面-0.26-0.3取K＝0.28，则预紧力F＝T/0.28*10*10-3＝17500N3、承受预紧力螺栓的强度计算：螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2外螺纹小径d1=8.38mm外螺纹中径d2=9.03mm计算直径d3＝8.16mm 螺纹原始三角形高度h=1.29mm 螺纹原始三角形根部厚度b=1.12mm紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。
螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。
1sF A σ==17500N/58*10-6m 2=302MPa 剪切应力：=0.51σ=151 MPa根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: =1.3*302=392.6 MPa强度条件：=392.6≤730*0.8=584预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s σ的80%。
4、 倾覆力矩倾覆力矩 M 作用在连接接合面的一个对称面内，底板在承受倾覆力矩之前，螺栓()2031tan 216v Td F T W dϕρτπ+== 1.31ca σσ≈[]0211.34F ca d σσπ=≤已拧紧并承受预紧力F 0。
各类焊缝连接的强度计算_图文.
钢式中结构 , 一—缝计算长度一焊板施焊时 , 轴心拉力或轴心压力 , 当未采用引弧取实际长度减去 , 介 , —头为腹板厚度对接焊缝的抗拉介—值计。
·连接件的较小厚度、对形接晓嚼愁洛图斜角角焊缝截面。
抗压强度设角焊缝简化而得· “ 因此 , 对斜角角焊缝不论。
有效截面应力情况如何都按承受剪力考虑仁日口一的斜角角焊缝有效厚度为。
二, “ 带司图一卜。
一的斜角角焊缝的有效厚度按理 , 也应等于多时 , 但考虑到这种锐角焊缝 , 的焊根处往往不易施焊 , , 尤其是小于。
较根图与轴心力垂直的对接焊缝其熔深往往难于满足要求 , 此外 , , 当对接直焊缝不能满足强度要求时可据试验焊缝有效截面的抗剪强度比焊件主体金属高强度却较低金属之间 , , 采用斜对接焊缝“ , 当斜焊缝倾角毛但焊缝熔合边的抗剪即簇 ·时 , 任何情况下都可认一·其值介于焊缝熔敷金属与主体倍。
一般取为焊缝熔敷金属抗剪强度若将锐角角焊缝的有效厚因熔合边长度与有效厚度。
仁曰。
的度取为相差不大因此 , , , 应补充验算熔合边的抗剪强度。
柑叫之二二二【二二二二二二斗一付将的斜角角焊缝的有效厚度。
图斜对接焊缝。
不论夹角大小均取为以使有效厚度值适当留有余量。
为与母材等强满足要求时 , , 不用计算 , 但由于斜对接焊 , 缝消耗材料较多施工不便。
若抗拉强度不角愈小。
, 可采用二级焊缝或将接头位置留的余量愈多影响 , 。
这样可避免熔深不够的不利移至内力较小处解决三、也避免了熔合边的补充验算四、斜角角焊缝的计算“ 不焊透的对接焊缝两焊脚的夹角不是的角焊缝称为斜。
不焊透的对接焊缝主要用于外部需要平角角焊缝仓斜壁板缝相同 , , 图 , 这种焊缝往往出现在料整的箱形柱 , 图和 , 形连接。
图管形构件等连接中以及其它不需要焊透之处。
箱形柱的斜角角焊缝的计算方法与前述直角角焊只是不考虑与作用力垂直或倾斜的 , 纵向焊缝通常只承受剪力时 , 采用对接焊缝不必焊透全厚度形连接 , 但在与横梁刚性连接。
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
连接件的强度计算
故铆钉连接满足剪切强度要求。
图6-22
② 校核铆钉或钢板的挤压强度。 每个铆钉受到的挤压力为
FC
F 2
52 2
26 kN
挤压面积为
AC d 1610 160 m m2
C
FC AC
26 103 160
162.5 MPa C 320 MPa
故铆钉连接满足挤压强度要求。
3
所以，此连接能承受的最大荷载 F = 314 kN。
图6-24
建筑力学
建筑力学
连接件的强度计算
1.1 剪切与挤压的概念
在工程实际中，机械和结构大都由许多零件或构件连接而成。连接的形式 有铆接、焊接、键连接、销钉连接等。其中，起连接作用的构件称为连接件，如 用来连接钢板的螺栓或铆钉、用来作为连接零件的销轴、用来连接轴和轮子的键 等，如图6-19 所示。
图6-19
这些连接件的受力特点是：作用在构件两侧面上外力合力的大小相等、方向 相反、作用线平行，与轴线垂直且相距很近，如图6-20a 所示；变形特点是：介于 作用力中间部分的截面，有发生相对错动的趋势。构件的这种变形称为剪切变形； 发生相对错动的截面称为剪切面，剪切面平行于作用力的方向，如图6-20b 所示， m‒m 截面为剪切面。F Βιβλιοθήκη 2dt270F
2 25 16 106
120 106
F 120 106 270 2 25 16 106 422.4 kN
(b) 根据Ⅱ‒Ⅱ截面计算，其受力如图6-24e 所示。
FN 2 A2
6F 8
b 4d t
3F 4
270 4 25 16 106
120 106
F 120 106 270 4 2516 106 4 435.2 kN
连接件强度计算---例题+答案强烈推荐.ppt
m
h
2
解：键的受力分析如图
F
FS
Fbs
2m d
2 1600 0.05
Байду номын сангаас
64kN
h AQ L
m F
b 最新 文档
d 7
切应力和挤压应力的强度条件
根据剪切强度条件
= FS [ ]
Lb
[L1]
FS
b
64 103 16 80
50mm
根据挤压强度条件
bs =
Fbs Lh
b F
a
LL
挤压面
F 剪切面
FS F
F
A Lb
L
F
b
50103 250 1
200mm
最新 文档
F
bs
Fbs Abs
F ba
bs
a F
b bs
50103 20mm 250 10
6
齿轮与轴由平键（b=16mm，h=10mm，）连接，它 传递的扭矩m=1600Nm，轴的直径d=50mm，键的许 用切应力为[]= 80M Pa ，许用挤压应力为[ bs]=
Q F pbL 22
最新 文档 11
（5）螺栓与角钢间的名义挤压应力
Q pbL / 2 pbL
A挤
td
2td
2.0 0.06 0.15 2 0.012 0.015
50( MPa )
最新 文档 12
• 解： （1）角钢承受的总载荷
F pbL
（2）每个螺栓的剪力
V F pbL 22
最新 文档 10
（3）螺栓所受的名义切应力
V pbL / 2 2 pbL 2 2.0 0.06 0.15
机械设计基础螺纹连接的强度计算
即
1.3F0
d12
[ ]
4
设计公式为
d1
4 1.3F0
[ ]
（2）受横向外载荷的紧螺栓联接
载荷与螺栓轴向垂直，靠被
联接件间的摩擦力传递。螺栓
内部危险截面上既有轴向预紧
力F0形成的拉应力σ，又有因螺 栓与螺纹牙面间的摩擦力矩T1
而形成的扭转剪应力τ。
螺栓预紧力
F0
Kf f
FR m
防偏载措施：
复习思考题
1．在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是 ( )。
A .三角形螺纹 B. 梯形螺纹 C .锯齿形螺纹 D . 矩形螺纹
2．当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且 联接不需要经常拆卸时，往往采用( )。
A 螺栓联接 B 螺钉联接 C 双头螺柱联接 D 紧 定螺钉联接
3.两被联接件之一较厚，盲孔且经常拆卸时，常用（）。 A.螺栓联接 B.双头螺柱联接 C.螺钉联接
A.螺纹上的应力集中 B.螺栓杆横截面上的扭转应力 C.载荷沿螺纹圈分布的不均匀性 D.螺纹毛刺的部分挤压
13.螺纹连接的基本形式有哪几种？各适用于何种场合？有 何特点？ 14.为什么螺纹连接通常要采用防松设施？常用的防松方法 和装置有哪些？ 15.常见的螺栓失效形式有哪几种？失效发生的部位通常在 何处？
（二）受剪切螺栓联接
螺栓受载前后不需预紧， 横向载荷靠源自栓杆与螺栓 孔壁之间的相互挤压传递。
➢挤压强度条件
p
FR
ds
[ p ]
➢剪切强度条件
FR
m ds2
/4
[]
四、螺栓组联接的结构设计和受力分析
工程中螺栓成组使用，单个使用极少。因此，必须研 究栓组设计和受力分析，它是单个螺栓计算基础和前提 条件。
齿啮式卡箍连接件强度计算
93414.01485 N
0.081402224 MPa
548
mm
100
mm
20
1.578473006
1.943649724
1.74522293 93.98414995 MPa
应 力 校 核 序 号
卡箍材料
项目
卡箍材料许用应力
符号
[σ]t S1 S2 S3 S4 S5
公式或数据来源 ZG-270-500
齿 啮 式 卡 箍 连 接 件 应 力 计 算
卡 箍 和 卡 箍 齿 部 应 力 计 算
序 号
项目
总轴向力 法兰齿外径 法兰齿顶处圆弧半径 法兰齿和卡箍齿相接触时的有效外径 卡箍齿长度 卡箍齿顶处圆弧半径 卡箍齿有效长度 卡箍体厚度 卡箍齿内径 法兰齿和卡箍齿相接触时的有效内径 钢材的泊松比 卡箍高度 卡箍开口间隙 和卡箍结构尺寸有关的参数 系数 系数 系数 系数 系数 卡箍体和卡箍环连接处的边缘力矩 卡箍体的轴向弯曲应力 卡箍体的轴向拉伸应力 6 卡箍体的轴向总应力 计及安装偏差引入的载荷修正系数 齿数 卡箍齿在根部的弧长 7 卡箍齿根轴向剪切应力 8 卡箍齿根的弯曲应力
SBC+STC 标准给定 设计图纸 设计图纸 3Hf1/(nL(Cw-Cg)) 24HCmf1/(nL(Cw-Cg)2)
1/4
数值
数值
单位
38220000 4886.5 20 4846.5 100 20 80 110 4706.5 4746.5 0.3 1183 783
0.002447356 327396.2962 0.074121372 6.010518407 1.04483848 1.244735589 267219.836 132.5057038 22.04688863 154.5525924
第三节单个螺栓连接的强度计算ppt课件
Ks为防滑系数，设计中可取Ks =1.1~1.3。
2）铰制孔螺栓连接
假设每个螺栓的受力相等，则单个螺栓所受的横向工作剪力F为：
二、螺栓组连接的受力分析
1、受横向载荷的螺栓组连接
5-5螺栓组连接设计与受力分析
2、受横向扭矩螺栓组连接
1）普通螺栓连接
二、螺栓组连接的受力分析
根据底板的力矩平衡条件得：
2、受横向扭矩螺栓组连接
二、螺栓组连接的受力分析
5-5螺栓组连接设计与受力分析
3、受轴向载荷的螺栓组连接
求每个螺栓的工作载荷
求单个螺栓所受总载荷
强度校核
二、螺栓组连接的受力分析
5-5螺栓组连接设计与受力分析
4、受翻转力矩的螺栓组连接
特点：M在铅直平面内，绕O-O回转，只能用普通螺栓。
F1
F 2
螺栓所受的总拉力：
F2 = F0+ F
?
×
此时，连接中各零件的受力关系属静不定问题
未知力有两个：
F2 — 总拉力
F1 — 残余预紧力
须根据静力平衡方程和变形协调条件求解
三、紧螺栓连接
螺栓预紧时的受力分析
未承受工作载荷时：
F0
F0
F0
F0
F
F
F 2
F″
F″
F 2
δ2
δ1
△δ1
△δ2
T
变形协调条件： △δ1 = △δ2 = △δ
挤压强度条件为：
Lmin——螺栓杆与孔壁接触表面的最小长度
设计时，按上述公式分别计算出d 0 ，取大值
三、紧螺栓连接
３、螺栓承受剪切力(采用铰制孔用螺栓)
10第十章连接强度计算
Fr
i 1
8
i i
D0 其中ri = D0 / 2， 故F 均相等。 T 8F i 2
F
T 4D0
又由轴的最大切应力可得：
T maxWP max
D3
16
FS F
max D 3
4 D0 16
17.1 103 N
名义切应力为: 由
δ1 δ1
F δ
F
b
F
d
F
解：F 通过铆钉群中心，故每个 铆钉受力均等，均 为F / 3。 由于对接，铆钉又受双剪。 剪切强度为：
F 6 95.5MPa 2 d 4
2 1
d
F/3
1
F
2
＜ [τ]
F/3
∴ 铆钉剪切强度足够。
b
F/ 6
F/ 6
F/3
F/ 6 F/ 6
∵ δ＜2δ1
∴ 需校核主板（或铆钉）中间段的挤压强度。
Fbs Abs
bs
bs
Fbs
F
挤压面积：Abs = dδ 挤压强度条件：
bs
Fbs bs Abs
[σbs]——容许挤压应力. 钢材[σbs] =（1.7—2.0）[σ]
3、拉伸强度计算 σ
FN = F F
名义拉应力： t
FN At
At =（b- d )δ
拉伸强度条件：
第十章
连接件的强度计算
作者:黄孟生
§10-1 概述
工程中几个杆件彼此连接时，起连接作用
的部件件称为连(联)接件。
F F δ d δ
铆接
F b F
连接件的强度计算
二、 挤压实用计算
连接件与被连接件在互相传递力时，接触表面是 相互压紧的，接触表面上的总压紧力称为挤压力，
相应的应力称为挤压应力( bs )。
假定挤压应力在计算挤压面上均匀分布，表示为：
bs
Fbs Abs
上式计算得到的名义挤压应力与接触中点处的
最大理论挤压应力值相近。
按名义挤压应力公式得到材料的极限挤压应力 。
Abs
h1
cos
b
60mm cos 30
160mm
11.1mm2
(2)、求ed截面的切应力：
FQ A
FN,AC cos
A
60103 N cos30 64103 mm2
0.812MPa
（3）、计算下弦杆截面削弱处 ec 截面的拉应力
FN, AB Aec
60103 Ncos30 (200 60)160mm2
（2）、剪断钢板的冲剪力
FQ A
F A
u
F u A u πd
400MPa π 18mm5mm
113103 N 113kN
例6 为使压力机在超过最大压力 F 160 kN
作用时，重要机件不发生破坏，在压力机冲头内
装有保险器（压塌块）。设极限切应力
u 360MPa ，已知保险器（压塌块）中的尺寸
d1 50 mm d2 51 mm D 82 mm
试求保险器（压塌块）中的尺寸 值。
解：为了保障压力机安全运行，应使保险器达 到最大冲压力时即破坏。
F
πd1
u
F 160103 N 2.83mm πd1u π 50mm360MPa
利用保险器被剪 断，以保障主机 安全运行的安全 装置，在压力容 器、电力输送及 生活中的高压锅 等均可以见到。
轴向拉伸和压缩及连接件的强度计算
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11
2.2 拉压杆截面上的内力和应力
【例2-1】(教材P10) 一等直杆如图所示,计算杆件的内力,并作轴力图。
F1=5 kN A
F2=15 kN C
F3=10 kN B
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12
2.2 拉压杆截面上的内力和应力
【例2-1】解
1 F1=5 kN
2 F2=15 kN
F3=10 kN
A F1=5 kN
s
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19
2.2 拉压杆截面上的内力和应力 2.2.2 1 拉压杆横截面上的应力
设横截面的面积为A，由静力学关系：
F
FN
s
FN s dA s A
s FN A
s 正应力，拉应力为“+”，压应力为“－”
FN 轴力 A 横截面面积 杆件横面尺寸沿轴线缓慢变化的变截面直杆：
多个轴向载荷作用的等截面直杆：
符号为正
Cross Section
FN FN
符号为负
Cross Section
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10
2.2 拉压杆截面上的内力和应力 2.2.1 拉压杆截面上的内力 2 轴力图
将内力沿杆件轴线方向变化的规律用曲线表示– 内力图 将轴力沿杆件轴线方向变化的规律用曲线表示– 轴力图
1) 一截为二 2) 弃一留一 3) 代力平衡
C
2
FN
+
5 kN
－
F3=10 kN FN15kN 拉 FN210kN 压
B
x
10 kN
编辑ppt
14
2.2 拉压杆截面上的内力和应力
【例】一等直杆受力如图，已知F1=40kN，F2=55kN，F3=25kN， F4=20kN。作出该直杆的轴力图。
螺纹连接强度计算
磨损失效
总结词
磨损失效是指螺纹连接在长期使用过程中，由于摩擦和磨损导致连接性能下降的现象。
详细描述
磨损失效通常是由于螺栓或螺柱与螺母之间的摩擦引起的，随着使用时间的增加，连接表面的磨损会 逐渐加重，导致连接松动或卡滞。为了防止磨损失效，应选择耐磨性好的材料、进行有效的润滑和定 期维护，及时更换磨损严重的连接件。
在化工管道中，螺纹连接被广泛用于连接管 道和阀门，确保流体介质的安全传输。
航空航天应用实例
飞机结构中的螺栓连接
在飞机制造中，螺纹连接被用于固定和连接飞机结构 中的各个部件，确保飞机的安全性和稳定性。
航天器中的紧固件
在航天器中，螺纹连接作为重要的紧固件，用于固定 和连接各个部件，确保航天器的可靠性和安全性。
紧定螺钉连接
通过紧定螺钉将两个零件固定 在一起。
螺旋副
用于传递旋转运动或扭矩，如 蜗轮蜗杆传动。
螺纹连接的材料
金属材料
钢铁、铜、铝等。
非金属材料
塑料、尼龙、陶瓷等。
螺纹连接的预紧和拧紧
预紧
在装配过程中，通过拧紧螺母或螺栓， 使连接件之间产生ห้องสมุดไป่ตู้定的预紧力。
拧紧
在装配过程中，通过旋转螺母或螺栓， 使连接件之间产生摩擦力，以固定或 传递扭矩。
总结词
表面处理对螺纹连接的强度和稳定性也 有重要影响，适当的表面处理可以显著 提高连接的抗腐蚀和耐磨性能。
VS
详细描述
常见的表面处理方法包括镀锌、镀铬、喷 塑等。这些处理方法可以改变螺纹表面的 物理和化学性质，提高其耐腐蚀和耐磨性 能。此外，表面处理还可以增加螺纹间的 摩擦力，从而提高连接的稳定性。
螺纹连接强度计算
目录 CONTENT
材料力学基本第四章 连接件的剪切与挤压强度工程计算
2 fx /
2
2
2 fz
3 ffw
可得角焊缝计算的基本公式为
2 3
(
2 fx
2 fy
fx
fy
)
2 fz
ffw
➢仅有平行于焊缝长度方向的轴心力时
f N /(he lw ) ffw
➢仅有一垂直于焊缝长度方向的轴心力时
f N /(he lw ) f ffw
➢同时有平行和垂直于焊缝长度方向的轴心力时
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。
钢板
d
冲模
解：剪切面是钢板内被冲头冲出
的圆柱体的侧面:
A dt
t
冲孔所需要的冲剪力：
F A 0
故
F
剪切面
A
F
0
400 103 300
1.33103 mm
1.33 103
t
12.46mm
d
4.2 焊缝强度的剪切假定计算
剪切强度条件 =FQ/A[]=b/n
一、角焊缝强度计算
（一）角焊缝强度计算公式
Fbs Abs
F /2
b
[ bs ]
F 10mm 2b[ bs ]
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 [ ] 70MPa，许用挤压应力
(整理)联接螺栓强度计算方法
联接螺栓的强度计算方法一．连接螺栓的选用及预紧力：1、已知条件：螺栓的 s＝730MPa 螺栓的拧紧力矩T=49N.m2、拧紧力矩：为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。
其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2。
装配时可用力矩扳手法控制力矩。
公式：T=T1+T2=K*F* d拧紧扳手力矩T=49N.m其中K为拧紧力矩系数，F为预紧力N d为螺纹公称直径mm其中K为拧紧力矩系数，F为预紧力N d为螺纹公称直径mm取K＝0.28，则预紧力F＝T/0.28*10*10-3＝17500N3、承受预紧力螺栓的强度计算：螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2外螺纹小径d1=8.38mm外螺纹中径d2=9.03mm计算直径d3＝8.16mm螺纹原始三角形高度h=1.29mm 螺纹原始三角形根部厚度b=1.12mm紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。
螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。
1sF A σ==17500N/58*10-6m 2=302MPa 剪切应力：=0.51σ=151 MPa根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: =1.3*302=392.6 MPa强度条件：=392.6≤730*0.8=584预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s σ的80%。
4、 倾覆力矩倾覆力矩 M 作用在连接接合面的一个对称面内，底板在承受倾覆力矩之前，螺栓已拧紧并承受预紧力F 0。
作用在底板两侧的合力矩与倾覆力矩M 平衡。
()2031tan 216v Td F T W dϕρτπ+== 1.31ca σσ≈[]0211.34F ca d σσπ=≤已知条件：电机及支架总重W1=190Kg ，叶轮组总重W2=36Kg ，假定机壳固定，电机及支架、叶轮组重心到机壳左侧结合面L=194mm. 考虑冲击载荷，倾翻力矩M 为：M=W1*(1+6.7)*0.22-W2*(1+6.7)*0.118=190*7.7*0.22-36*7.7*0.118=319.64N.m L1=0.258m L2=0.238m L3=0.166 L4=0.099m螺栓最大工作载荷：12222112233442222ML Fa i L i L i L i L =+++ 2222319.64x0.2582x1x0.2582x2x0.2382x2x0.1662x2x0.099Fa =+++ =167.26N式中：M ……螺栓组承受的总倾覆力矩（N.m ） i ……每行螺栓数量L ……螺栓到接合面对称轴到距离(m)； z ……螺栓数量；5、 承受预紧力和工作载荷联合作用螺栓的强度计算： 螺栓的最大拉力F=0F (1/12)c c c Fa ++＝17500＋0.3*167.26＝17550N螺栓的最大拉伸应力σ2(MPa)。
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d 17.8mm
2、挤压强度计算
挤压力： F 15kN s bs F / Abs [s bs ]
Abs 2td
FS F
d 9.4mm d 17.8mm
FS
若取标准件，查手册，d=20mm。
18
讨论：
F/2
t 3t t
(1) 若中间板的厚度为3t， F
应取哪段研究？
F/2
(2) 若铆钉和板用不同材料制成，计算挤压强度 时，应以铆钉为研究对象还是以板为研究对象？
F/2
F F/2
t 2t t
19
例9-4、冲床的最大冲压力F=400kN，冲头材料的许用压应力
[s]=440MPa，钢板的剪切强度极限tu=360MPa，试求冲头能冲剪 的最小孔径d和最大的钢板厚度 .
解：(1)冲头为轴向压缩变形
s
F A
F
d2
4
s
d=34mm
(2)由钢板的剪切破坏条件
t
Fs
（1）受力特点
作用于构件某一截面（剪切面）两 侧的力，大小相等、方向相反且相 距很近。
（2）变形特点
构件的两部分沿剪切面发生相对
错动。
（3）单剪与双剪
2F
仅一个剪切面称为单剪 若有两个剪切面则称为双剪
F n
n F
FF
2F
F
F
5
3 、剪切的实用计算
（1）剪切面上内力 剪力FS ------主要成分 弯矩M------次要成分，可忽略。
11
2、强度条件的应用
(1) 校核强度
t t sbs sbs
(2) 设计截面
A
FS
t
(3) 求许可载荷
FS t A
(4) 破坏条件
t tu
F
Abs s bs F sbs Abs
12
指出图示接头的剪 切面积和挤压面积
B DE
A
CF
Ajq bL Ajy ab
13
D d
思考题
对于塑性较好的低碳钢材料，根据实验所积累的数据并 考虑安全系数， [t]与许用拉应力[s]之间的关系为： [t]=(0.6—0.8)[s]
对于脆性材料：[t]=(0.8—1.0)[s]
7
例9－1、测定材料剪切强度的剪切器的示意图如图a所示。设圆试
件的直径d=15mm,当力F=31.5kN时，试件被剪断，试求材料的名
（2）剪切面上应力计算 假设剪应力均匀分布，则：
FS M
t FS
A 其中A为剪切面的面积。t 为名义剪应力。
6
（3）剪切强度条件
t FS t
A
许用剪应力[t]通过试验得到。 在该试验中，应使试样的受力尽可能地接近实际联接件 的情况，求得试样失效时的极限载荷FS0，然后根据公式 求出名义极限剪应力t0 ，除以安全系数n，得许用剪应 力[t]，从而建立强度条件。
对于钢材，一般可取[sbs]=（1.7—2.0)[s]
10
§9-3 连接件的强度计算
1、连接处破坏三种形式:
(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
(2)挤压破坏
n
F （合力）
铆钉与钢板在相互接触面上因
挤压而使连接松动，发生破坏。 F
F
(3)拉伸破坏 钢板在受铆钉孔削弱的截面处，应力增大，易在连接处拉断.
义剪切极限应力。若取剪切许用应力为[τ]=80MPa,试问安全系数
等于多大？
F
解:（1）名义剪切极限应力
剪力
FS F / 2
剪切面面积 A d 2 / 4
d
名义剪切极限应力
tu
FS A
F/2
d2 / 4
89.13MPa
(2) 安全系数
许用剪切应力 [t ] t u
n
n tu [t ]
(a)
F
F/2 (b) F/2
8
§9-2 挤压实用计算强度条件
在外力的作用下，联接件和被 F 联接件在接触面上将相互压紧， 这种局部受压的情况称为挤压。
F 挤压面—该接触面。
挤压力—该压紧力。
挤压破坏—在接触处的局部区域 产生塑性变形或压溃。
F
剪切面
F F
挤压面 F
9
挤压的实用计算
（1）挤压应力 s bs F / Abs
FS
FS
故销钉是安全的.
17
例题9-3、铆钉和板用同一种材料制成，F=15kN，试选择直径d。
t=8mm [t]=30MPa [sbs]=100MPa
取铆钉中段研究
F/2
t 2t t
解：1、剪切强度计算
F
剪力：FS F / 2 7.5kN
F/2
t FS / A FS / ( d 2 / 4) [t ]
A
F
d
tu
δ=10.4mm
20
例题9-5、 一铆钉接头用四个铆钉连接两块钢板.钢板与铆钉材 料相同. 铆钉直径 d =16mm，钢板的尺寸为 b =100mm，
t =10mm，F = 90kN，铆钉的许用应力是 [t] =120MPa， [sbS] =160MPa，钢板的许用拉应力 [s]=160MPa. 试校核铆钉
式中sbs为挤压应力，
F为挤压面上传递的力－挤压力
Abs为挤压计算面积。
当接触面为平面时，Abs 就是接触面
的面积；当接触面为圆柱面时（如铆
钉 与 钉 孔 间 的 接 触 面 ） ， Abs 应 取 圆
孔或圆钉的直径平面面积。
（2）挤压强度条件
s bs
F Abs
[s bs ]
材料的许用挤压应力[sbs]可由有关规范中查到。
接头的强度.
21
F/4
F
b
F
F/4
剪切面
1、 校核铆钉的剪切强度 每个铆钉上下半段受力均为 F/4
F
每个铆钉受剪面上的剪力为 FS 4 22.5kN
t
FS A
FS
d2
4
112MPa
t
22
2、校核铆钉的挤压强度
每个铆钉受挤压力为F/4
s bs
F Abs
F4 td
141MPa
s
bs
F/4
(3)校核钢板的拉伸强度
3
2
1
F/4
F/4
F/4
F
F/4
3
2
1
3F/4
F
F/4
+
挤压面
F/4
剪切面
23
2
1
F/4
F/4
F/4
F
F/4
2
1
s 1-1
FN1 A1ຫໍສະໝຸດ F (b d )t107MPa
s
s 2-2
FN 2 A2
3F 4 (b 2d )t
99.3MPa s
整个接头是安全的
24
第九章 连接件的强度计算
§9-1 剪切实用计算强度条件 §9-2 挤压实用计算强度条件 §9-3 连接件强度计算
2
§9-1 剪切实用计算强度条件
螺栓
1、剪切实例
(1) 螺栓连接 F
F
(2) 铆钉连接 F
铆钉 F
3
(3) 键块联接 齿轮
键
m
(4) 销轴联接 F
d
轴
d
t1 t t1
F
4
2、剪切的概念
剪切面
F
解: (1)销钉受力如图b所示
取中间段进行研究
F
F
挤压面 2
2
d t1 t t1
F
16
(2)校核剪切强度 由截面法得两个面上的剪力
剪切面
F
F
FS 2
剪切面积为
d2 A
4
t FS 51MPa t
A
d
F
F
挤压面 2
2
F
(3)挤压强度校核
s bs
F Abs
F td
150MPa sbs
(1)销钉的剪切面面积 A
h
(2)销钉的挤压面面积 AbS
F
14
D
d
F
挤压面
h
h
d
剪切面
A dh
Abs
(D2 4
d2
)
挤压面
15
例题9-2、试校核销钉的强度. F=18kN
F
销钉材料的许用切应力为 [t] = 60MPa
许用挤压应力为[sbS]= 200MPa d=15mm t1=5mm t=8mm