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一級(jí)結(jié)構(gòu)之構(gòu)件連接的實(shí)用計(jì)算

發(fā)布時(shí)間:2010-01-14 共1頁

  構(gòu)件之間需要彼此連接起來,就鋼結(jié)構(gòu)和機(jī)械中的連接前言,其連接方式有螺栓連接、銷釘連接、鉚釘連接、鍵連接、焊接等等。
  下面以圖4一l(o)所示的螺栓連接為例來說明連接部分的受力和可能的破壞形式。當(dāng)不計(jì)鋼板之間的摩擦力時(shí),螺栓和鋼板的受力圖分別如圖4—1(6)、(f)所示。在螺栓左右兩側(cè)面上受到一對(duì)小相等、方向相反、作用線很近的P力作用,螺栓將產(chǎn)生剪切變形(圖4一1b);同時(shí)還伴隨發(fā)生拉伸和彎曲變形。此外,螺栓與鋼板相互傳遞力時(shí),在螺栓桿與孔壁的接觸面上將彼此壓緊,這種在局部面積上的受壓稱為擠壓或承壓。要弄清擠壓力在接觸面上如何分布是相當(dāng)復(fù)雜的問題,而且螺栓一般都不是細(xì)長(zhǎng)的桿件,所以要對(duì)連接部分作精確的應(yīng)力分析是十分困難的,更不用說在連接部位有多個(gè)螺栓的情況了。工程上對(duì)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算,均采用直接實(shí)驗(yàn)為依據(jù)的實(shí)用計(jì)算。對(duì)螺栓連接的破壞實(shí)驗(yàn)表明,其破壞形式主要有三種:一是螺栓被剪斷;另一種是鋼板的孔壁和螺栓桿由于擠壓而產(chǎn)生顯著的塑性變形

(圖4一ld表示釘孔被擠成長(zhǎng)圓孔的情形);還有一種是由于鋼板的截面被釘孔削弱,而致沿削弱截面被拉斷。其它的一些破壞形式則是次要的,可以在構(gòu)造上采取必要的措施來加以
避免,這在一些規(guī)范中均有具體的規(guī)定。所以螺栓連接的實(shí)用計(jì)算,也就針對(duì)這三種可能的破壞形式來進(jìn)行。在第二章中已經(jīng)知道受軸向拉仲的桿件在圓孔附近有應(yīng)力集中現(xiàn)象,由于鋼材具有良好的塑性,因而在靜荷載作用下對(duì)有圓孔的拉桿進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí),可不考慮應(yīng)力集中的影響。故下面著重介紹剪切和擠壓的實(shí)用計(jì)算方法。
   §4—2 剪切、擠壓的實(shí)用計(jì)算
   一、剪切的實(shí)用計(jì)算

   螺栓受剪面上的內(nèi)力,可用截面法求得。例如在圖4—2中,假想沿受剪面m—m將螺栓截開,取上部(或下部)為研究對(duì)象,由分離體的平衡條件可得m—m橫截面上的切向內(nèi)力Q為
   Q=P
   Q稱為受剪面上的剪力。
   在彈性范圍內(nèi)螺栓受剪面上的剪應(yīng)力分布情況是比較復(fù)雜的,但在實(shí)用計(jì)算中,均假設(shè)受剪面上的剪應(yīng)力為均勻分布,因而受剪面上的平均剪應(yīng)力為

   螺栓材料的容許剪應(yīng)力,可通過螺栓連接的剪切破壞實(shí)驗(yàn)來確定。當(dāng)螺栓的直徑相對(duì)于鋼板的厚度來說比較小時(shí),就可由實(shí)驗(yàn)得到螺栓剪斷時(shí)的荷載,將它除以受剪面的面積,便得到材料的剪切強(qiáng)度極限。它雖是抗剪強(qiáng)度的近似值,但卻能較好地反映螺栓的實(shí)際受力情況。在考慮安全系數(shù)之后,就可得到螺栓材料的容許剪應(yīng)力Cr)。具體數(shù)值可在有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范中查到,它與鋼材在純剪應(yīng)力狀態(tài)時(shí)的容許剪應(yīng)力顯然是不同的。
   這樣,螺栓的剪切強(qiáng)度條件可表示為
 

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