1.挤压变形的概念
螺栓、铆钉等连接件在外力作用下发生剪切变形的同时,在连接件与被连接件的接触面上互相压紧,产生局部塑性变形,甚至压溃破坏的现象,称为挤压变形,如图2-23所示。
需要说明的是,挤压变形和压缩变形是两个完全不同的概念,挤压变形发生在两个构件相互接触的表面,产生局部塑性变形;压缩变形发生在整个构件内,产生整体塑性变形。
2.挤压应力
工程中常假定挤压力在挤压面上是均匀分布的。挤压面上单位面积所受到的挤压力称为挤压应力,挤压应力用符号Rbc表示,其表达式为
图2-23 螺栓挤压变形
式中,Fbc——挤压力,挤压力与挤压面积相互垂直;
Abc——挤压面积。
当挤压面为半圆柱面时,如铆钉、螺栓、销钉等连接件的挤压面,则挤压面积是半圆柱面的正投影面积,即Abc=dt。d为圆柱体的直径,t为被连接件的厚度。当挤压面为平面时,则挤压面积是接触面的面积。
3.挤压强度条件
为了保证连接件在工作时不发生挤压破坏,必须使连接件的工作挤压应力不超过材料的许用挤压应力,即连接件的挤压强度条件为
式中,[Rbc]——材料的许用挤压应力,其值可根据试验测定,也可从有关设计手册中查得。(www.daowen.com)
连接件的挤压强度条件同样可以解决强度的校核、截面尺寸选择和确定许可载荷等问题。在挤压强度计算中,当连接件与被连接件的材料不同时,应对挤压强度较低的构件进行强度计算。
在对连接件进行强度计算时,由于剪切与挤压相伴而生,所以工程结构中既要考虑剪切强度,又要注意挤压强度。
【例2-3】 图2-24为螺栓连接,已知钢板厚度t=10mm,螺栓的许用切应力[τ]=100MPa,许用挤压应力[Rbc]=200MPa,F=28kN。试选择螺栓的直径尺寸。
图2-24 螺栓连接中螺栓尺寸的核算
解:
(1)求剪力FS和挤压力Fbc。螺栓的破坏可能沿着m—m面被剪断以及钢板孔壁间的挤压变形,采用截面法可求得
(2)按剪切强度条件计算螺栓直径d,由得
(3)按挤压强度条件计算螺栓直径d,由得
如果要螺栓同时满足剪切和挤压强度的要求,则其最小直径d=19mm。
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