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材料力學(xué)第十章連接強(qiáng)度計算第1頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月§10-1概述
工程中幾個桿件彼此連接時,起連接作用的部件件稱為連(聯(lián))接件。FFδdFFbδ鉚接第2頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月鍵連接:bδFFnmlhl榫接:鍵軸T輪緣輪幅第3頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月膠接:焊接:FF第4頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月焊接、膠接.連接件:鉚釘(螺栓、銷釘)鍵;榫接;除桿件整體必須滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的要求外,連接件本身也應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度.第5頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月剪切變形可見:作用在連接件兩側(cè)面上的一對合力大小相等、方向相反且相距很近,并使各自作用部分沿著與合力作用線之間的截面m-m(剪切面)發(fā)生相對錯動。這種變形稱為剪切變形。FFmm第6頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月連接件的計算方法:實(shí)用計算方法:對連接件的破壞形態(tài)、應(yīng)力的分布作一些合理的簡化或假設(shè)。連接件本身不是桿件,變形又很復(fù)雜。實(shí)踐表明,只要簡化得當(dāng),有充分的實(shí)驗依據(jù),其結(jié)果能滿足工程要求。FFmm用實(shí)用計算方法計算各種相應(yīng)的名義應(yīng)力;用實(shí)用計算方法計算與破壞荷載相應(yīng)的各種名義極限應(yīng)力.第7頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月§10-2鉚接強(qiáng)度計算一、簡單鉚接接頭(一)搭接接頭FFbFFδdδ第8頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月FFbFFδdδ破壞形式:(1)鉚釘沿橫截面剪斷——剪切破壞;(2)鉚釘與板孔壁相互擠壓而在鉚釘柱表面和板孔壁柱面發(fā)生顯著的塑性變形——擠壓破壞;(3)板在釘孔位置由于截面削弱而被拉斷—拉斷破壞;第9頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月1、剪切強(qiáng)度計算名義切應(yīng)力:AS
—剪切面面積(πd2/
4)剪切強(qiáng)度條件:FFS
=FFFS
=FFF第10頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月2、擠壓強(qiáng)度計算Fbs=F名義擠壓應(yīng)力:擠壓面積:Abs=
dδ擠壓強(qiáng)度條件:[σbs]——容許擠壓應(yīng)力.鋼材[σbs]=(1.7—2.0)[σ]F
bsFbsFF第11頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月3、拉伸強(qiáng)度計算名義拉應(yīng)力:At=(b-
d)δ拉伸強(qiáng)度條件:FFN=
Fσ第12頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月(二)對接接頭AS——剪切面面積。名義切應(yīng)力:
有兩個剪切面——雙剪。F/2F/2FFSFSF/2F/2FSFSF蓋板FFδ1δ1主板δ第13頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月一般δ<2δ1名義擠壓應(yīng)力:Abs
——擠壓面面積。由于δ<2δ1,考慮主板的拉伸強(qiáng)度。名義拉應(yīng)力:
At
——主板受拉面面積。F/2F/2FFSFSF/2F/2FSFSF蓋板FFδ1δ1主板δ第14頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月二、鉚釘群接頭如果搭接接頭每塊板或?qū)咏宇^的每塊主板中的鉚釘超過一個,這種接頭就稱為鉚釘群接頭。在鉚釘群接頭中,通常各鉚釘?shù)闹睆较嗤?、材料也相同,并按一定的?guī)律排列。第15頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月FFbd(一)外力通過鉚釘群中心1、搭接接頭FFδδ第16頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月δδ1δ1FFFFbd2、對接接頭第17頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月
假定外力均勻分配在每個鉚釘上,每個鉚釘所受力均相等為F/n。因此,每個鉚釘?shù)拿x切應(yīng)力、名義擠壓應(yīng)力均相等。
拉伸強(qiáng)度計算時,要注意鉚釘?shù)膶?shí)際排列情況。
危險截面要綜合考慮鉚釘孔削弱后的截面面積和軸力大小兩個因素。第18頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月例1:已知F=130kN,b=110
mm,δ=10mm,δ1=7
mm,d=17mm,[τ]=120MPa,[σt]=170MPa,[σbs]=300MPa。校核鉚接頭強(qiáng)度.δδ1δ1FFFFbd第19頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月解:F通過鉚釘群中心,故每個鉚釘受力均等,均為F/3。由于對接,鉚釘又受雙剪。剪切強(qiáng)度為:∴鉚釘剪切強(qiáng)度足夠。<[τ]F/6F/6F/3FbdF/31221第20頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月∵δ<2δ1∴需校核主板(或鉚釘)中間段的擠壓強(qiáng)度。∴擠壓強(qiáng)度滿足。<[σbs]F/6F/6F/3第21頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月主板的拉伸強(qiáng)度為:∵危險截面可能是1-1、2-2,分別校核為:∴主板拉伸強(qiáng)度也滿足。2F/30FFbdF/31122第22頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月(二)外力不通過鉚釘群中心偏心荷載鉚釘群在F作用下,鉚釘群的分析計算與(一)相同。每個鉚釘所受的力為:方向與F相同。F:FMe=FeCFF1FF2FF3FFeCFMe123第23頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月在力偶Me作用下,每個鉚釘受力大小與該鉚釘截面形心至鉚釘群中心的距離ri成正比。
FiM垂直于ri,,方向與力偶Me的轉(zhuǎn)向相同。Cr1r2r3F1MF2MF3MMe第24頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月在F與Me共同作用下,每個鉚釘所受的力:Cr1r2r3F1MF2MF3MMeCFF1FF2FF3F第25頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月例2:已知D=100
mm,D0=200
mm,軸在扭轉(zhuǎn)時的τmax=70
MPa,螺栓[τ]=60
MPa.求螺栓所需直徑d.AADD0第26頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月其中ri=D0/2,故Fi均相等。解:由題意。這是一個僅承受力偶矩作用的螺栓群接頭問題。螺栓均為單剪。AADD0第27頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月又由軸的最大切應(yīng)力可得:名義切應(yīng)力為:由第28頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月§10-3其它連接件和連接的計算一、鍵連接的強(qiáng)度計算鍵軸T輪緣輪幅FSτOlmmTOh/2Odh/2bFmTm第29頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月1、剪切強(qiáng)度計算由力矩平衡:名義切應(yīng)力:[τ]——容許切應(yīng)力AS=bl——剪切面面積剪切強(qiáng)度條件:FsOmmTh/2Odh/2bFmTm第30頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月2、擠壓強(qiáng)度計算由平衡Fbs=F=FS=2T/d名義擠壓應(yīng)力:Abs=hl/2
擠壓強(qiáng)度條件:——擠壓面面積。FsOmmTh/2Odh/2bFmTm第31頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月二、榫接強(qiáng)度計算1、剪切強(qiáng)度計算由平衡FS=F名義切應(yīng)力:AS=bl
剪切強(qiáng)度條件:——剪切面面積nFFqmbδFFnmlhl第32頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月2、擠壓強(qiáng)度計算由平衡Fbs=F名義擠壓應(yīng)力:Abs=hb
——擠壓面面積擠壓強(qiáng)度條件:FFnqmbδFFnmlhl第33頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月3、拉伸強(qiáng)度計算Mz=F(h+δ)/4名義拉應(yīng)力:——橫截面面積bδFFnmlhlFN=F,F(xiàn)FnqmFNMz拉伸強(qiáng)度條件:第34頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月例3:一木屋架榫接節(jié)點(diǎn),斜桿和水平桿均為b×h=140×180mm2
的矩形截面。[τ]順=1MPa,[σbs]順=8MPa,[σbs]橫=2.4MPa,F(xiàn)1=50kN,求δ、a。F1F2hh30°gnmδafF3解:由題意:F2=F1cos30°=43.3kNf-n為順紋剪切面,AS=abFS=F2=43.3
kNm-n為擠壓面,Abs=δbFbs=F2=43.3
kNa≥F2b[τ]順=310mm由第35頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)擠壓面的法線與木紋的夾角為α。[σbs]α=[σbs]順1+{-1}
sin3α[σbs]順[σbs]橫=6.2MPaF1F2hh30°gnmδafF3第36頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月三、梁的連接強(qiáng)度計算第37頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年2月例4:兩厚木塊用螺釘連接而成。如各橫截面上的剪力為3kN,求螺釘?shù)拈g距。已知:螺釘直徑d=4mm,[τ]=60MPa,162.587.52005050200zlllIz=113.5×106mm4,S*z=200×50×(87.5-25)=625×103mm3。第38頁,課件共40頁,創(chuàng)作于2023年
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