볼트 전단 강도는 어떻게 계산하나요?

볼트의 전단 강도는 측면 외력을 받았을 때 부러지지 않고 최대 전단력을 견딜 수 있는 능력을 말합니다. 볼트 전단 강도의 계산 방법, 표준 및 몇 가지 구체적인 값을 이해할 수 있습니다.

먼저 볼트 전단 강도를 계산하는 공식은 W=P/F=P/ab이며, 여기서 P는 파단 하중(N), F는 겹침 면적(cm^2), a는 겹침의 길이(cm), b는 겹침의 너비(cm)입니다. 이는 볼트의 전단 강도가 볼트의 크기와 모양과 관련이 있음을 의미합니다. 이러한 매개변수를 측정하고 위의 공식을 적용하면 볼트의 전단 강도를 계산할 수 있습니다.

둘째, 볼트의 전단 강도는 재료 등급과도 관련이 있습니다. 예를 들어, 4.8 등급 볼트의 전단 강도는 인장 강도의 약 절반이고, 12.9 등급 볼트의 전단 강도는 900MPa입니다. 이는 등급이 다른 볼트의 전단 강도 표준이 다르다는 것을 나타냅니다.

또한 볼트 전단 강도의 설계 값은 연결 테스트의 통계 데이터에 의해 결정되므로 사용 중인 볼트의 실제 전단 강도는 특정 조건과 테스트 결과에 따라 달라질 수 있습니다.

볼트의 전단 강도를 계산하는 방법에는 어떤 것이 있나요?

볼트의 전단 강도를 계산하는 방법에는 주로 유한 요소 해석과 실험 테스트가 있습니다.

유한 요소 분석 는 수학적 모델을 설정하여 힘을 받는 재료나 구조물의 거동을 예측하는 방법입니다. 실제 파괴 없이 볼트의 전단 성능을 평가할 수 있습니다. 이 방법은 순수 전단력 하에서 볼트의 저항 거동을 시뮬레이션하여 하중 지지 성능을 연구함으로써 블라인드 볼트와 같은 특정 유형의 볼트를 설계하고 최적화하는 데 사용할 수 있습니다.

실험 테스트는 다음을 평가합니다. 볼트의 실제 전단 강도를 직접 반영할 수 있는 볼트의 파괴 모드를 실제로 하중을 가하고 관찰하여 볼트의 파괴 모드를 파악할 수 있습니다.

이 두 가지 방법의 적용 시나리오에는 각각 고유한 강조점이 있습니다. 유한 요소 해석은 볼트 설계의 초기 단계에 적합하며, 다양한 설계 방식이 볼트의 전단 성능에 미치는 영향을 평가하고 설계 프로세스 중에 볼트의 성능을 예측 및 최적화해야 합니다.

실험 테스트는 제품 개발의 후반 단계에서 더 자주 적용되며, 설계의 정확성과 신뢰성을 검증하여 볼트 제품이 실제 응용 분야에서 성능 요구 사항을 충족할 수 있는지 확인하는 데 사용됩니다.

작동 전단력 하에서의 볼트 연결

그림 1-8에서 볼 수 있듯이 이 연결은 볼트를 사용하여 펀칭 구멍을 통해 작업 하중 F에 저항합니다. 각 볼트가 동일한 작업 하중을 받는다고 가정하면 각 볼트가 받는 전단력은 F입니다.

따라서 볼트 로드와 구멍 벽 사이의 압축 강도 조건은 다음과 같습니다:

볼트의 전단 강도에 대한 조건은 다음과 같습니다:

공식에서:

F는 볼트에 가해지는 작동 전단력을 뉴턴 단위로 나타냅니다;

d₀ 는 볼트 구멍 지름으로 볼 수 있는 볼트의 전단면의 지름을 밀리미터 단위로 나타냅니다;

[τ]는 강철의 경우 스레드의 허용 전단 강도(MPa)를 나타냅니다.

Where:

[S]_τ 는 표 1-9에 따른 안전 계수입니다;

L_분 는 구멍 벽에 의해 압착된 볼트 막대의 최소 높이(밀리미터)를 나타냅니다.

설계 중 L_분 는 1.25d보다 크거나 같아야 하며, i는 볼트 로드에 있는 전단면의 수를 나타냅니다. 그림 1-1b에서는 i=2이고 그림 1-8에서는 i=1입니다.

볼트에 필요한 전단 응력은 일반적으로 60Mpa로 선택됩니다.

작동 조건에 따라 볼트의 전단 강도를 조정하는 방법

실제 적용 시 사용 조건에 따라 특정 요구 사항을 충족하도록 볼트의 전단 강도를 조정하는 데는 여러 가지 방법이 있습니다:

적절한 볼트 유형을 선택합니다: 사용 시나리오에 따라 고강도 볼트 또는 일반 볼트를 선택하세요. 고강도 볼트는 연결의 신뢰성과 안전성이 보장되어야 하는 교량 및 철골 구조물과 같은 중요한 구조물을 연결하는 데 적합합니다. 일반 볼트는 일반 기계 장비 및 가구에 더 널리 사용됩니다.

볼트의 전단 응력을 계산합니다: F = A × (F/A) 공식에서 단순화하면 볼트의 전단력은 볼트에 가해지는 힘과 같습니다. 이 단계는 특정 하중에서 볼트가 견딜 수 있는 최대 전단력을 이해하는 데 도움이 되며, 이후 볼트 선택의 근거를 제공합니다.

볼트의 변형 가능성을 고려하세요: 볼트 전단 커넥터의 불충분한 변형성 문제를 해결하기 위해 변형성이 높은 전단 커넥터를 사용하여 성능을 향상시킬 수 있습니다. 이 설계는 강도를 크게 떨어뜨리지 않으면서도 볼트의 적응성과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.

안전율을 조정합니다: 볼트의 강도와 예상되는 사용 조건에 따라 안전 계수를 적절히 조정해야 합니다. 예를 들어, 허용 전단 응력은 전단 응력을 안전 계수로 나누어 계산할 수 있습니다. 안전 계수를 조정하면 안전을 보장하면서 볼트 성능을 최적화할 수 있습니다.

환경적 요인을 고려하세요: 풍력발전에 사용되는 것과 같이 열악한 환경에 장기간 노출되는 고강도 패스너의 경우, 유지보수 조건과 안정성에 특별한 주의를 기울여야 합니다. 이 경우 볼트의 내식성과 내구성을 향상시키기 위해 특수 소재나 코팅이 필요할 수 있습니다.

기술 절차를 따르세요: 철골 구조물의 고강도 볼트 연결에 대한 기술 절차를 참조하여 코팅 마찰 표면 및 미끄럼 저항 계수 증가, 인장 연결 및 엔드 플레이트 연결 조인트 증가와 같은 조치를 통해 볼트 연결의 성능과 신뢰성을 효과적으로 개선할 수 있습니다.