螺栓剪切力的计算公式如下:
极限剪切力 (Ultimate Shear Force, Fs)的计算公式为:
$$
Fs = ks \cdot σu \cdot As
$$
其中:
$Fs$ 是极限剪切力(单位:N)
$ks$ 是剪切系数,通常取 0.6~0.7(经验值,具体取决于螺栓材料和工况)
$σu$ 是抗拉强度(单位:Pa)
$As$ 是有效截面积(单位:mm²)
剪切力 (Shear Force, F)的计算公式为:
$$
F = \tau \cdot A
$$
其中:
$F$ 是剪切力(单位:N)
$\tau$ 是剪应力,等于剪切力除以螺栓的横截面积(单位:Pa)
$A$ 是螺栓的横截面积(单位:m²)
对于双面受剪的情况,剪切力的计算需要将两面的剪切力相加:
$$
F_{\text{total}} = 2 \times F = 2 \times (\tau \cdot A)
$$
在实际应用中,剪切系数 $ks$ 的取值通常基于经验和实验数据,对于普通螺栓和铰制孔螺栓可能有所不同。此外,还需要考虑螺栓的几何尺寸、材料特性以及工况等因素。
示例计算
案例 1: M12 螺栓 (8.8级)
已知:抗拉强度 $σu = 800 \, \text{MPa}$,有效截面积 $As = 84.3 \, \text{mm}^2$,剪切系数 $ks = 0.6$
计算极限剪切力 $Fs$:
$$
Fs = 0.6 \cdot 800 \, \text{MPa} \cdot 84.3 \, \text{mm}^2 = 40,464 \, \text{N}
$$
案例 2: M10 螺栓 (10.9级)
已知:抗拉强度 $σu = 1000 \, \text{MPa}$,有效截面积 $As = 58.0 \, \text{mm}^2$,剪切系数 $ks = 0.6$
计算极限剪切力 $Fs$:
$$
Fs = 0.6 \cdot 1000 \, \text{MPa} \cdot 58.0 \, \text{mm}^2 = 34,800 \, \text{N}
$$
这些计算示例展示了如何根据给定的参数计算螺栓的极限剪切力。在实际应用中,可能还需要考虑其他因素,如安全系数、螺栓的拧紧力矩等。