强度与连接件设计.ppt

第六章 拉压杆件的强度与连接件设计,6.1 强度条件和安全系数,6.3 剪切及其实用计算,6.2 拉压杆件的强度设计,6.4 挤压及其实用计算,6.5 连接件的强度设计,为保证完成其正常功能，所设计的结构或构件 必须具有适当的强度和刚度。,结构和构件既要满足强度要求，也要满足刚度要求。工程中一般以强度控制设计，然后校核刚度。,6.1 强度条件和安全系数,一、极限应力 材料破坏时的应力称为极限应力 塑性材料用屈服点s。脆性材料用抗拉强度b。二、安全系数和许用应力 材料的最大应力小于极限应力时，材料是安全的。但由于1简化时产生的误差和应用有误差的计算公式。2荷载的误差，如风荷载。3材料的误差。新和旧。因此引入安全系数作为应力储备。用极限应力除以安全系数作为允许采用的应力数值，称为许用应力，用表示：,n为一个大于的数，材料性质不同，n的大小也不同。塑性材料和脆性材料的许用应力分别为：选用安全系数时，考虑以下主要因素：（）载荷的准确性和平稳性（）工作应力计算的近似性（）材料性质的均匀性（）构件必要的强度储备 塑性材料，可取屈服安全系数ns=1.52.5。脆性材料，可取强度安全系数nb=2.53.5,三、强度条件：,对于等截面直杆，上式则为,6.2 拉压杆件的强度设计,依据强度条件，进行强度设计，包括：,危险截面：,例6.1图中杆1为钢杆，截面积 A1=6cm2,钢=120MPa;杆2为木杆，A2=100cm2,木压=15MPa;试确定结构许用载荷Fmax,例6-2 图示铰接正方形结构，各杆横截面面积为25cm2，铸铁的抗拉强度+=35MPa，抗压强度-=150MPa。求结构允许的载荷？,解：先求各杆的内力 取A点分析平衡。,根据强度条件：,取p=123.7kN,解：,例6-3 托架BCD，BC为圆形杆。D=20mm。BD为8号槽钢（见附表ABD=10.24cm2），=160MPa，E=200GPa，P=60KN。校核托架强度。,此托架满足强度要求。,6.3 剪切和挤压的实用计算,一、工程实际中的剪切问题 机械上多数是杆件之间采用联接件组成机构来工作的。连接件有螺栓、铆钉等。,剪切受力特点：作用在构件二侧面上的垂直于轴线的二外力大小相等，方向相反，作用线相距很近。变形特点：二力之间的横截面发生相对错动。该截面称为受剪面,二、剪切的实用强度计算,以铆钉连接为例，沿剪切面切开,取部分铆钉研究，受力如图。,单剪：FS=F,双剪：FS=F/2,假定剪力FS均匀分布在剪切面上，,即剪应力等于剪力FS除以剪切面面积。,以平均剪应力作为剪切面上的名义剪应力，则有：=FS/A,注意：1、剪切面。有单剪和双剪之分。有不同形状。2、要剪断材料,需满足：FQ1.3bA 一般情况下，塑性材料的许用切应力与许用拉应力之间的关系：=（0.60.8）,6.4 挤压及其实用计算,1.挤压问题,联接件承受剪切的同时，还受到挤压作用，联接件和被联接件的接触面上将相互压紧，发生局部受压的现象，这种现象称为挤压。挤压应力过大时，材料因变形过大而丧失承载能力。2.挤压的实用强度计算 挤压面上的应力称为挤压应力，用bs表示。也采用假定计算的方法，即,挤压强度条件：,接触面为平面，以接触面积为挤压面积接触面是圆柱面，用圆柱的直径平面面积作为挤压面积；即Absd*t，t为被联接件的厚度,6.5 连接件的强度设计,连接件:用螺栓、铆钉、销钉、键及零构件连接而成。,连接件强度设计应校核拉压、剪、挤三种强度问题。,例：,板宽b=180mm,厚t1=16mm.t2=18mm,d=25mm,=140MPa,=100MPa,bs=280MPa求：最大载荷 Pmax=?,解：各铆钉受力均匀，则有FQ=Fbs=P/51、铆钉剪切强度：,2、铆钉挤压强度：,3、板的拉伸强度校核：分别画出板1、2的轴力图，确定危险截面：板1的1-1截面,板1的2-2截面,板2中1-1截面较危险,小 结：,1）强度条件,2)强度条件是一种破坏判据。判据的左端是工作状 态下的控制参量（如应力），由分析计算给出；右端则应是该参量的临界值，由实验确定。,