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1、——,有關聯接件的強度計算,,工程結構和機器是由若干構件或零件裝配起來的，其中起連接作用的部件稱為,——,聯接件，如銷釘,(,pin)，,螺栓,(,bolt,),，,鉚釘,(,rivet,)，,鍵(,key),等。聯接件的作用是顯而易見的，它的強度問題是材料力學要專門研究的課題。,工程事故,,1998年9月10,日，上海東方航空公司一架波音,747,客機在上海虹橋機場降落前，發(fā)現前起落架無法打開，在空中盤旋三個小時排除故障未果，后緊急迫降成功。經事故鑒定，是前起落架的聯接銷釘材料不合格被剪切破壞所致。電影“,緊急迫降”,就是根據這起事故改編而成的。,§2-,11,,剪切(,shearing),

2、與擠壓(,bearing),P,P,剪切的受力特點,：,剪切的變形特點,：,連接件,,作用在連接件,兩側面上,的分布力的合力大小相等，方向相反，作用線垂直于軸線且相距很近。,,作用在連接件,兩側面上,的分布力的合力推著各自作用的部分沿著兩力作用線間某一橫截面發(fā)生相對錯動。,P,P,P,Q,發(fā)生相對錯動的橫截面,—,剪切面,；,在,剪切面上于截面相切的內力,—,剪力，用,Q,表示,。,擠壓,的受力特點：,擠壓,的變形特點,:,當擠壓力超過一定限度時，聯接件或被聯接件在擠壓面附近產生明顯的塑性變形，稱為擠壓破壞。,,,有效擠壓面：擠壓面面積在垂直于總擠壓力,P,be,作用線平面上的投影。,作用在擠

3、壓表面上，作用范圍較小，,產生局部的彈塑性變形，形成小接觸面積。,但是傳遞的應力峰值很大（一般超過材料的屈服極限）,鉚釘孔擠壓變形示意圖,一、聯結構件可能的兩種破壞形式,(1),剪切破壞,:,,沿剪切面發(fā)生錯動,.,,(2),擠壓破壞,:,,,接觸面間的相互壓應力稱為,擠壓應力,(,bearing stress),,。,擠壓應力,過大會使接觸處的局部區(qū)域發(fā)生塑性變形,。,P,P,例如,:,滾珠和軸承套表面出現的梨皮狀“,點蝕,”就是由于接觸疲勞導致深度在,0.1-0.2,mm,以下的小塊剝落的破壞現象。,,在工程技術中，接觸問題十分普遍。主要是如下三大類問題：,,第一類是接觸應力造成表面或深層

4、的破裂會引起機器或工程破壞的事故,,,如軸承、齒輪、滾珠等表面剝落。這時應用接觸問題的理論目的是為了要減少這種破裂以避免事故；,第二類利用接觸應力進行加工，如軋鋼機的軋滾，壓力加工的沖頭與模具的設計，都要利用接觸問題理論結果使被加工物件易于變形而加工工具卻十分耐用；,,,第三類問題是碰撞問題，車船飛機的碰撞可以看為一類特殊的接觸問題。例如高速飛機和空中的飛鳥相撞會引起嚴重的結構破壞而造成空難。,,三、剪切強度條件,剪切實用強度計算的,關鍵,是剪切面的確定,.,有一個剪切面,,,稱為“單剪”,,,,剪切面積為圓的面積,.,Q,(1),,假定剪應力均勻分布,;,假定擠壓應力均勻分布,.,二、受剪構

5、件的兩方面的假定,(2),進行實物或模型實驗，確定許用應力。,剪切面的確定：,有兩個剪切面,,,稱為“雙剪”,,,,剪切面積為圓的面積,.,Q,Q,剪切強度校核公式,Q,Q,Q,五、,擠壓強度條件,有效擠壓面的確定：,擠壓面積,等于擠壓面在垂直擠壓力平面上的投影面積,本例,中：,擠壓強度校核公式,一般,,,連接件須同時滿足,剪切強度,條件和,擠壓強度,條件,明確四個問題：,剪切面；擠壓面；,,剪力；擠壓力。,Q,A,B,P,P,2t,t,t,d,P,Q,Q,2t,解：,1.,剪力分析,例1,：電瓶車掛鉤用銷釘聯接，已知銷釘材料的,[,τ,],=30,MPa，,許用,[,σ,be,] =100M

6、Pa，,P,=15kN，t=8mm。,,試設計銷釘的直徑,d,。,2.,先由,,,設計,d,3.,再由,[,σ,be,],,校核,取,直徑,d=,18mm,20,0,P,600,2.5,2.5,M,M,T,5,35,5,解：,1.,求鍵的剪力,,,擠壓力,(,研究鍵與軸的組合,),2.,研究整體求,T, P,間的關系,鍵上的,剪力,Q,=T=60,P,,,擠壓力,P,be,=T=60,P,例2,:,聯軸器用鍵聯接。已知鍵，軸和手柄三種材料相同,[,τ,],=,100MPa，[,σ,be,],=220M,Pa 。,,試由鍵的強度確定載荷,P,值。,,3.,強度校核,,,確定,P,值,鍵的,剪切面

7、積,鍵的,擠壓面積,由,剪切強度條件確定,P,由,擠壓強度條件確定,P,P,=292N,20,0,P,600,2.5,2.5,M,M,G,5,35,5,P,P,解：,1.,確定鉚釘數目,N,每個鉚釘所受剪力,Q=P/N,先按,剪切強度條件確定,N,再按擠壓強度條件確定,N,每個鉚釘所受擠壓力,P,be,=P/N,比較取,N,=4,個,例3:,鋼板接頭，板厚,t,=10mm，,寬度,b,=120mm，,鉚釘直徑,d,=20mm，,P,=160kN，,板和鉚釘材料相同，許用切應力,[,τ,],=,140MPa，,許用正應力,[,σ,]=160MPa，,許用擠壓應力,[,σ,be,]=320MPa。

8、,試求所需鉚釘的數目；并校核鋼板的抗拉強度。,P,P/4,P/4,P/4,P/4,,圖B,P/4,P/4,P/4,P/4,P,,圖A,P,P,2,.,校核鋼板的強度,b,若4個,鉚釘孔按,A,圖排列,,,則黃線所在截面的軸力為,P;,橫截面積,A,=(b-2d)t,,這一截面為板的危險截面。正應力為：,若4個,鉚釘孔按,B,圖排列,,,則黃線所在截面的軸力為,P;,橫截面積,A,=(b-d)t,,這一截面正應力為：,在藍線所在截面的軸力為,3,P/4;,哪種打孔,方式好？,F,D,d,h,擠壓面,剪切面,d,D,h,F,例4,： 螺桿受力如圖，,D,=32mm，,d,=20mm，,h,=12m

9、m，,拉桿材料的許用正應力,[,σ,]=120MPa，,許用切應力,[,τ,]=70MPa，,許用擠壓,,應力,[,σ,be,]=170MPa。,,試求拉桿材料的許可載荷,F,。,解：,1.,拉桿的可能破壞形式,三種可能的破壞形式,F,1,D,d,h,擠壓面,剪切面,可能的破壞形式之一,2.,從三方面的強度條件確定許可載荷,(1).,滿足拉伸強度條件時的許可載荷,F,1,(2).,滿足剪切強度條件時的許可載荷,F2,F,2,D,d,h,擠壓面,剪切面,可能的破壞形式之二,剪切面積,由剪切強度條件得,:,(3).,滿足擠壓強度條件時的許可載荷,F,3,F3,D,d,h,擠壓面,剪切面,可能的破壞

10、形式之三,擠壓面積,由,擠壓強度條件得,:,綜上,分析,,,取拉桿的許可載荷為,:,F,D,d,h,擠壓面,剪切面,d,D,h,F,三種可能的破壞形式,討論,:,如果給出連接板材料的許用應力,,,則可能的破壞形式還要考慮,相互剪切,破壞,, 即:,拉桿螺栓有可能被,”,脫帽,”,破壞,,,連接板材料有可能被,”,剪穿,”,破壞,.,d,D,h,F,脫帽,破壞形式,剪穿破壞形式,剪切面,剪切面,板B,板A,L,焊逢,F,P,F,P,有效剪切面,附:,關于,焊縫剪切假定計算,有效剪切面,問題,:,最小剪切面積等于多少,?,F,P,F,P,F,P,F,P,附:,膠粘縫的假定計算,F,P,F,P,剪切面切應力強度設計準則,橫截面正應力強度設計準則,斜截面強度設計準則,F,P,F,P,F,P,F,P,F,P,F,P,習題,2-59,,,2-65,，,2-67,本章結束,