第八章连接件

第八章连接件第1页，共17页，2023年，2月20日，星期三

工程实际中,采用简化计算的方法，计算名义应力（包括剪切应力、挤压应力），称为工程实用计算法。

铆钉、螺栓、键等起连接作用的部件，统称为连接件。

主要包括连接件的剪切实用计算、挤压实用计算。

第2页，共17页，2023年，2月20日，星期三§8.2连接件的实用计算法以螺栓(或铆钉)连接为例，

螺栓破坏实验表明,连接处的破坏可能性有三种：FFFF(1)螺栓在两侧与钢板接触面的压力F作用下，将沿m-m截面被剪断；(2)螺栓与钢板在相互接触面上因挤压而使连接松动；(3)钢板在受螺栓孔削弱的截面处被拉断。其他的连接也都有类似的破坏可能性。FFmm第3页，共17页，2023年，2月20日，星期三

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.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发生相对错动，这种变形形式为剪切。m-m截面发生剪切变形,称为剪切面

用截面法，可得剪切面上的内力，即剪力FS。FFFmmFsmm第4页，共17页，2023年，2月20日，星期三在剪切实用计算中，假设剪切面上各点处的切应力相等，得剪切面上的名义切应力和剪切的强度条件注意：连接件计算中，连接件材料的许用切应力[]是通过直接试验，按上式得到剪切破坏时材料的极限切应力，再除以安全因数，即得[];可在有关的设计规范中查到，它与钢材在纯剪应力状态时的容许剪应力显然是不同的。

FS为剪切面上的剪力；

AS为剪切面的面积。

对大多数的连接件(或连接)来说，剪切变形及剪切强度是主要的。

第5页，共17页，2023年，2月20日，星期三例

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。解：取构件B和安全销为研究对象，其受力为

由平衡条件

剪力为剪切面积为FFDOdDACBlOFssFeM第6页，共17页，2023年，2月20日，星期三

当安全销横截面上的切应力达到其极限值时，销钉被剪断，即剪断条件为

解得第7页，共17页，2023年，2月20日，星期三2.挤压的实用计算

分析受力、确定挤压面:

实际的挤压面是半个圆柱面，而在实用计算中用其直径平面Abs来代替

在螺栓连接中，在螺栓与钢板相互接触的侧面上，将发生彼此间的局部承压现象，称为挤压。在接触面上的压力，称为挤压力Fbs

挤压力过大，可能引起螺栓压扁或钢板在孔缘压皱，从而导致连接松动而失效

实际接触面直径投影面bsFF第8页，共17页，2023年，2月20日，星期三[bs]是通过直接试验，并按上式得到材料的极限挤压应力，从而确定之。则名义挤压应力和挤压强度条件

例

某钢桁架的一结点如图。斜杆A由两个63mm6mm的等边角钢组成，受力F=140kN的作用。该斜杆用螺栓连接在厚度为=10mm的结点板上，螺栓直径为d=16mm。已知角钢、结点板和螺栓的材料均为Q235钢，许用应力为[]=170MPa，[]=130MPa，[bs]=300MPa。试选择螺栓个数，并校核斜杆A的拉伸强度。

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选择螺栓个数的问题：先从剪切强度条件选择螺栓个数，然后用挤压强度条件来校核。

当各螺栓直径相同，且外力作用线过该组螺栓截面的形心时，可假定每个螺栓的受力相等，对每个螺栓(总数为n)剪切强度条件

FFssFFnA第10页，共17页，2023年，2月20日，星期三得取校核挤压强度（参照上页图）螺栓满足挤压强度条件

校核角钢的拉伸强度

对应最弱截面m-m的轴力角钢横截面m-m上的拉应力FbsFbsFbsFmmFF2F33+第11页，共17页，2023年，2月20日，星期三§8.3铆钉连接的计算

按铆钉组的受载方式讨论铆钉连接的强度计算，主要仍是确定剪切面积、剪力、挤压力、挤压面积。1.铆钉组承受横向荷载FFFF第12页，共17页，2023年，2月20日，星期三例

两根钢轨铆接成组合梁，其连接情况如图。每根钢轨的横截面面积A=8000mm2，形心距离底边的高度c=80mm，每一钢轨横截面对其自身形心轴的惯性矩Iz1=1600104mm4；铆钉间距s=150mm，直径d=20mm，许用切应力[]=95MPa。若梁内剪力FS=50kN，试校核铆钉的剪切强度。不考虑上、下两钢轨间的摩擦。

两个剪切面FFFF一个剪切面一个剪切面第13页，共17页，2023年，2月20日，星期三分析：在横力弯曲的情况下，由于相邻横截面上弯矩不同，相应点处的正应力不相等，故上、下两钢轨有沿其接触面发生纵向错动的趋势，铆钉将承受剪力。

每排铆钉(两个)承受的剪力为一根钢轨在距离等于铆钉纵向间距s的两个横截面上压力(或拉力)之差由弯曲切应力公式计算

得到一个铆钉的剪力，剪切面积为铆钉横截面积，于是就可核铆钉的剪切强度。czz1M1sFsssFs'sTF=2sF''1FTTFsFM第14页，共17页，2023年，2月20日，星期三§8.4榫齿连接

在木结构中，除了螺栓连接和钉连接外，通常还采用榫齿连接。榫齿连接有平齿、单齿和双齿连接三种，此处介绍平齿连接。

榫齿连接应核算木材的压缩强度、剪切强度和拉伸强度。

caaFFbh第15页，共17页，2023年，2月20日，星期三（1）压缩强度FN为承压面的压力；Ac为齿的承压面面积,[c]为木材的斜纹许用压应力,下标为压力FN与木纹间的夹角。

（2）剪切强度第16页，共17页，2023年，2月20日，星期三

FS为剪切面上的剪力；AS为剪切面的面积.[]为木材的顺纹许用切应力；KS为考虑沿剪切面长度切应力分布不均匀的降