【正文】 102 水 利 土 木 工 程 學(xué) 院 工 程 力 學(xué) 課 程 組 拉伸（壓縮）＋彎曲 斜彎曲 彎曲＋扭轉(zhuǎn)拉伸（壓縮） 曲彎 扭轉(zhuǎn)NF M yM zM M T? ? ? ? ? ?復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)單向應(yīng)力狀態(tài)?強(qiáng)度理論強(qiáng)度條件? ??? ?max ? ??? ?r選擇截面校核強(qiáng)度 確定許可載荷 組合變形總結(jié) 第 9章 組 合 變 形 彎扭組合變形 水 利 土 木 工 程 學(xué) 院 工 程 力 學(xué) 課 程 組 。 FP A B + m m 【 解 】 FP/3 FP/3 FP/3 由型鋼表查得，每個(gè) ∠ 63 6角鋼橫截面面積為 A= 。 FP A B 101 水 利 土 木 工 程 學(xué) 院 工 程 力 學(xué) 課 程 組 第 9章 組 合 變 形 連接件的強(qiáng)度計(jì)算 ? 校核角鋼拉伸強(qiáng)度 取兩根角鋼一起作為分離體 ，受力圖及軸力圖如圖所示 。每個(gè)受剪面上的剪力為 ? 由剪切強(qiáng)度選擇螺栓個(gè)數(shù) 【 解 】 受剪面 nFnFF PPQ 22/ ??n=， M P adnFAF P 130][42/2 ????? ???取 n=3。已知角鋼 、 結(jié)點(diǎn)板和螺栓的材料均為 Q235鋼 ， 容許應(yīng)力為[?]=170MPa， [?]=130MPa， [?jy]=300MPa， 試選擇螺栓個(gè)數(shù) ， 并校核斜桿 AB的拉伸強(qiáng)度 。 最終選擇鉚釘直徑為 18mm。 水 利 土 木 工 程 學(xué) 院 工 程 力 學(xué) 課 程 組 第 9章 組 合 變 形 連接件的強(qiáng)度計(jì)算 ?【 例 918】 （ b） b F F （ a） F F t2 t2 t1 94 水 利 土 木 工 程 學(xué) 院 工 程 力 學(xué) 課 程 組 第 9章 組 合 變 形 連接件的強(qiáng)度計(jì)算 m n (c) (b) n m F 【 解 】 b F F F/3 F/3 F/3 2F/3 (d) ＋ FN圖 F ? 取圖示板為研究對象 ， 畫受力圖和軸力圖 ， 由剪切強(qiáng)度條件 ][4/2/2 τπd nFAFτ ???63101003101502][2?????????n πFd得 mmm 3 ??? ?95 水 利 土 木 工 程 學(xué) 院 工 程 力 學(xué) 課 程 組 第 9章 組 合 變 形 連接件的強(qiáng)度計(jì)算 ? 校核擠壓強(qiáng)度 3333/101 5 0?? ?????選擇鉚釘?shù)闹睆綖?18mm。 F t t d F F 1 1 2 2 3 3 4F 72210)(41103)2(43????????? dbtF?? ? MP aMP a ??? ?3F/4 F ＋ F/4 FN圖 【 解 】93 圖示為受拉力 F=150kN作用的對接接頭 ，其中主板寬度 b=170mm、 厚度 t1=10mm， 上下蓋板的厚度t2=6mm。 F b F t t d F F 設(shè)每個(gè)鉚釘受力相等， 試： 校核接頭強(qiáng)度。 kNdmF 57222???2hm m d b h L F FN ?【 例 916】 【 解 】 F 89 水 利 土 木 工 程 學(xué) 院 工 程 力 學(xué) 課 程 組 第 9章 組 合 變 形 連接件的強(qiáng)度計(jì)算 所以 ，鍵滿足強(qiáng)度要求。 齒輪與軸由平鍵連接(b h L=20 12 100)， 它傳遞的扭矩 m=2kN 由所需滿足的剪切強(qiáng)度條件 bQPAF ?? ??得 d t FP bbQP t d AF ??? ?? ????)( 8 1 kN ?取沖壓力為 FP=285kN。 FFF jyQ ?? ? 取右半部分為研究對象 ， 畫受力圖 ， 其剪力 和 擠壓力為 F F F F b a c h QAMP abhFAF ???? MP acbFAFjyjyjy ????? 剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力 分別為 jyA?【 例 914】 【 解 】 87 水 利 土 木 工 程 學(xué) 院 工 程 力 學(xué) 課 程 組 第 9章 組 合 變 形 連接件的強(qiáng)度計(jì)算 如圖所示 ， 在 t=8mm的鋼板上沖出直徑為d=35mm的圓孔 ， 若鋼板的剪切強(qiáng)度極限為 ?b=320MPa，求所需沖床的沖壓力 FP。 Fjy： 擠壓面上擠壓力。 AF??名義剪應(yīng)力 ── ?： 剪切強(qiáng)度條件： ? ??? ??AFF n n F F n n 剪切面 FQ 連接件的剪切強(qiáng)度實(shí)用計(jì)算 84 水 利 土 木 工 程 學(xué) 院 工 程 力 學(xué) 課 程 組 第 9章 組 合 變 形 連接件的強(qiáng)度計(jì)算 Fjy d t Fjy Ajy ： 有效擠壓面面積 ?jy=d F n n F 83 水 利 土 木 工 程 學(xué) 院 工 程 力 學(xué) 課 程 組 第 9章 組 合 變 形 連接件的強(qiáng)度計(jì)算 AQ ： 剪切面面積。 F n n F 82 水 利 土 木 工 程 學(xué) 院 工 程 力 學(xué) 課 程 組 第 9章 組 合 變 形 連接件的強(qiáng)度計(jì)算 連 接 處 的 破 壞 形 式 Fjy n n FQ d t ③ 構(gòu)件 拉伸破壞 一方面構(gòu)件在受鉚釘孔削弱的截面處橫截面面積減小，應(yīng)力會(huì)增大，另一方面還會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，所以易在鉚釘孔削弱處拉斷。 Fjy F n n F 81 水 利 土 木 工 程 學(xué) 院 工 程 力 學(xué) 課 程 組 第 9章 組 合 變 形 連接件的強(qiáng)度計(jì)算 連 接 處 的 破 壞 形 式 Fjy n n FQ d t ① 鉚釘 剪切破壞 沿鉚釘剪切面剪斷 ，如 n– n面。 擠壓面 是兩個(gè)構(gòu)件相互作用的接觸面。 ④ 剪切面上的內(nèi)力 — 剪力 剪切面上的分布內(nèi)力的合力稱為 剪力 ，通常用 FQ表示，大小可以由平衡方程確定，作用線與剪切面平行。 ②變形特點(diǎn)：構(gòu)件沿兩組平行力系的交界面發(fā)生相對錯(cuò)動(dòng)。 77 水 利 土 木 工 程 學(xué) 院 工 程 力 學(xué) 課 程 組 第 9章 組 合 變 形 連接件的強(qiáng)度計(jì)算 廬山觀音橋 連 接 件 的 概 念 榫接 是兩塊材料一個(gè)做出榫頭，一個(gè)做出榫眼，兩個(gè)穿到一起，靠材料的擠壓和摩擦互相固定在一起。 ? 鉚釘連接 可傳遞一般力 ， 不可拆卸 ， 如用于橋梁桁架結(jié)點(diǎn)等 。通過實(shí)踐檢驗(yàn)這種方法能夠滿足工程要求。 連 接 件 的 概 念 在構(gòu)件連接處起著連接作用的部件 ， 稱為 連接件 ，起著傳遞載荷的作用 。m) 3. 求直徑 323dW ??軸需要的直徑為 mmd ?第 9章 組 合 變 形 彎扭組合變形 取 mmd 52? 水 利 土 木 工 程 學(xué) 院 工 程 力 學(xué) 課 程 組 第 15章 組 合 變 形 組合變形概述 斜彎曲 彎扭組合變形 拉伸（壓縮）與彎曲 偏心壓縮（拉伸） 連接件的強(qiáng)度計(jì)算 73 水 利 土 木 工 程 學(xué) 院 工 程 力 學(xué) 課 程 組 第 9章 組 合 變 形 連接件的強(qiáng)度計(jì)算 工程中許多構(gòu)件通常采用銷釘、螺栓和鍵或采用鉚接、焊接來進(jìn)行連接。m) 1 Mz圖 C B (kNm 1kNm) 由于圓截面構(gòu)件只會(huì)產(chǎn)生平面彎曲 ，可以用截面上的總彎矩作為最大彎矩值 。m) 1 Mz圖 C B (kNm 1kNm的力偶使軸產(chǎn)生扭轉(zhuǎn) 。m) C B My圖 (kNm z y x 2. 內(nèi)力分析 1 T圖 － (kN 第 9章 組 合 變 形 彎扭組合變形 69 水 利 土 木 工 程 學(xué) 院 工 程 力 學(xué) 課 程 組 B A C y z 5kN 10kN 300mm 300mm 100mm x D 【 解 】 1. 外力簡化 B A C D 5kN 10kN 300mm 300mm 100mm 1kN 設(shè)容許應(yīng)力 ???=100MPa， 試按第四強(qiáng)度理論求軸的直徑 。 第 9章 組 合 變 形 彎扭組合變形 68 1. 外力簡化 水 利 土 木 工 程 學(xué) 院 工 程 力 學(xué) 課 程 組 ? 【 例 913】 圖示一鋼制實(shí)心圓軸 ， 齒輪 C上作用有鉛垂切向力 5kN， 徑向力 ；齒輪 D上作用有水平切向力10kN， 徑向力 。 第 9章 組 合 變 形 彎扭組合變形 66 水 利 土 木 工 程 學(xué) 院 工 程 力 學(xué) 課 程 組 x z y FN My T 【 解 】 危險(xiǎn)點(diǎn) K及其應(yīng)力狀態(tài)如圖所示。 x z y FN My T FN產(chǎn)生軸向拉伸 ， My產(chǎn)生 xz平面彎曲 ， T產(chǎn)生扭轉(zhuǎn) ，這是一個(gè)三種基本變形組成的組合變形問題 。 材料的容許應(yīng)力為 [?]=150MPa。m,彎矩 My=m， )1(32 43 ?? ?? DW代入 D=140mm， α= 得 由 ， 得 FP=25kN mkNm ?? 15所以 AB桿強(qiáng)度滿足要求。m 內(nèi)力分析， 顯然，固定端截面 A為危險(xiǎn)截面。 水 利 土 木 工 程 學(xué) 院 工 程 力 學(xué) 課 程 組 ? 【 例 911】 【 解 】 A B C D 15kN 10kN 將力向 B截面形心簡化 FP=25kN AB桿 為 扭轉(zhuǎn)和彎曲組合變形。 a?b??F F525aa E?? ?M P a210? bb E?? ? M Pa84?MPa210MPa8426bhFbhFWMAF Na?? ????26bhFbhFWMAF Nb?? ????? ? kNbh ba ??? ??? ? mmFbh ba 122 ??? ???? 【 例 910】 【 解 】 第 9章 組 合 變 形 偏心壓縮（拉伸） 水 利 土 木 工 程 學(xué) 院 工 程 力 學(xué) 課 程 組 第 15章 組 合 變 形 組合變形概述 斜彎曲 彎扭組合變形 拉伸（壓縮）與彎曲 偏心壓縮（拉伸） 連接件的強(qiáng)度計(jì)算