剪切和挤压概念及计算方法

以铆钉连接为例,如图5.38(a)所示,连接处可能产生的破坏包括:在铆钉左右两侧与钢板接触面的一对压力F作用下,铆钉将沿m—m截面被剪断,如图5.38(b)所示;铆钉与钢板在接触面AB、CD上因为相互挤压而产生破坏;钢板在受铆钉孔削弱的截面处产生受拉破坏。因此,为了保证连接件的正常工作,需要进行连接件的剪切强度、挤压强度计算和钢板的抗拉强度计算。

(1)剪切的概念

剪切的计算模型为:构件上作用着一对大小相等、方向相反、作用线相互平行且相距很近的横向力。此种构件的主要变形是:两横向力之间的相邻横截面沿着横向力的方向产生相对错动,习惯上称这种变形为剪切变形。

杆件剪切变形根据承受剪切外力的横截面是一个或两个,分为单剪或双剪。如图5.38所示,当上、下两块钢板的孔壁以大小相等、方向相反、作用线很近且垂直于铆钉轴线的两个力F作用于铆钉上时,铆钉将沿m—m截面发生单剪变形。如力F过大,铆钉会被沿着m—m截面剪断。m—m截面称为剪切面。应用截面法,将铆钉假想沿m—m截面切开,并取其中一部分为研究对象,利用平衡方程可求得剪切面上的剪力FQ=F。

图5.38

如图5.39所示的销钉,其剪切外力F由两个剪切面承受,为双剪情形。由截面法可求得每个剪切面上的剪力FQ=F/2。(www.xing528.com)

图5.39

(2)挤压的概念

图5.40

以螺栓连接为例,如图5.40所示。在外力F作用下,螺栓与钢板接触的侧面上发生局部受压现象,这种现象称为挤压,相应的接触面称为挤压面。相互接触的两个物体相互传递压力时,因接触面的面积较小,而传递的压力却比较大,就可能致使接触表面产生局部的塑性变形,甚至产生被压陷的现象,称为挤压破坏。对于铆钉、键、螺栓、销轴和榫等连接件都有挤压现象发生。由于作用力和反作用力的原因,显然与这些连接件连接的被连接件与之相应的接触面上同样也有挤压现象发生。