리벳 연결 계산에 대해 알아보세요: 전문가 가이드

리벳 연결의 주요 유형

싱글 커버 맞대기 조인트

더블 커버 맞대기 조인트

리벳 그룹의 측면 하중 베어링

리벳 조인트(위 그림 참조)에서는 계산을 단순화하기 위해 다음과 같이 가정합니다:

• 리벳팅 방법에 관계없이 굽힘 효과는 고려되지 않습니다.
• 외력의 작용선이 리벳 그룹의 단면의 중심을 통과하고 같은 그룹에 있는 각 리벳의 직경이 같으면 각 리벳에 작용하는 힘도 동일합니다.

각 리벳에 작용하는 힘을 계산하는 공식은 다음과 같습니다:

예시:

두 개의 강판을 연결하기 위해 4개의 리벳을 사용하는 조인트가 사용됩니다. 강판과 리벳의 재질은 동일합니다. 리벳의 직경은 d=16mm이며, 리벳의 크기는 강판 는 b=100mm, t=10mm, P=90KN, 리벳의 허용 응력은 [τ]=120MPa, 허용 항복 응력은 [σ_jy120MPa, 강판의 허용 인장 응력은 [σ]=160MPa입니다. 리벳 조인트의 강도를 계산하고 확인합니다.

(1) 리벳의 전단 강도:

각 리벳에 작용하는 힘은 P/4입니다.

각 리벳에 작용하는 전단력은 다음과 같이 주어집니다:

(2) 리벳의 파쇄 강도:

압착으로 인해 각 리벳에 작용하는 힘은 다음과 같습니다:

분쇄되는 리벳의 영역은 다음과 같습니다:

(3) 강판의 인장 강도

사고력 질문:

다웰 핀 A의 전단 표면 면적입니다.
다웰 핀 Ajy의 압출 표면 영역입니다.

추가 질문:

그림에 표시된 모양으로 구멍을 뚫습니다. 5mm 두께 강판입니다. 강판 재료의 전단 강도 제한이 𝜏인 경우_𝑏 = 300MPa인 경우, 펀칭에 필요한 펀칭력 F를 계산합니다. 펀치 프레스.

솔루션: 전단 표면의 면적은

추가 질문:

최대 펀치력은 펀치 프레스 의 허용 압축 응력 [𝜎]인 P = 400KN입니다. 펀치 재료 는 440MPa이고, 강판의 전단 강도 한계는 𝜏𝑏 = 360MPa입니다. 펀치로 펀칭할 수 있는 최소 직경 d와 펀칭할 수 있는 강판의 최대 두께 𝜹를 결정합니다.

솔루션: 펀치는 축 방향 압축 변형을 겪습니다.

강판의 전단 파괴 상태에 따라 다릅니다:

예시:

두 개의 강철 레일을 사용하여 복합 빔에 리벳으로 고정하는 연결 상황은 그림 A와 B에 나와 있습니다.

각 강철 레일 A의 단면적은 8000mm이고, 각 강철 레일의 자체 중심을 기준으로 한 단면적의 관성 모멘트는 I = 1600 × 10mm입니다. 리벳 간격 s는 150mm, 직경은 d = 20mm, 허용 전단 응력[τ]은 95MPa입니다. 빔의 내부 전단력 Q가 50kN인 경우 리벳의 전단 강도를 확인합니다. 상부 및 하부 강철 레일 사이의 마찰은 고려하지 않습니다.

솔루션: 상하 2개의 강철 레일이 전체적으로 구부러지면 상부 강철 레일의 단면적은 압축 응력을 받고, 하부 강철 레일의 단면적은 인장 응력을 받습니다.

인접한 단면의 굽힘 모멘트가 다르기 때문에 해당 지점의 정상 응력이 다르기 때문에 상부 및 하부 강철 레일 사이의 접촉면을 따라 세로 변위가 발생하여 리벳이 전단력을 견디는 경향이 있습니다.

리벳의 각 줄이 받는 전단력은 길이 방향 거리 S에서 강철 레일의 두 단면에 대한 압축(인장) 힘의 차이와 같습니다.

강철 레일이 접촉면의 모든 곳에 전단 응력을 전달한다고 가정하면 접촉면의 너비는 b입니다.

S_zmax 는 중립축에 대한 강철 레일 단면적의 정적 모멘트를 나타냅니다.

I_z 는 중립축에 대한 전체 단면적의 관성 모멘트입니다.

리벳의 전단 응력입니다:

리벳의 전단 응력은 강도 기준을 충족합니다.

비틀림 하중을 받는 리벳 어셈블리

비틀림 하중을 받는 리벳 어셈블리(그림 참조).

리벳 어셈블리의 단면의 중심을 0점으로 설정합니다.

강판의 직선(예: OA 또는 OB)이 회전 후에도 직선을 유지한다고 가정하면 각 리벳의 평균 전단 변형률은 리벳 단면의 중심에서 점 O까지의 거리에 비례합니다.

각 리벳의 직경이 동일한 경우 각 리벳에 가해지는 힘은 리벳 단면의 중심에서 리벳 조립 단면 중심 O의 중심까지의 거리에 비례하며, 방향은 점과 중심 O를 연결하는 선에 수직이 됩니다.

P_i 는 각 리벳에 작용하는 힘을 나타내고, a_i 는 주어진 리벳 단면의 중심에서 리벳 어셈블리의 단면의 중심까지의 거리를 나타내며, O로 표시됩니다.

리벳 어셈블리는 편심 측면 하중을 받습니다(그림 a 참조).

리벳 어셈블리에 작용하는 편심 하중 P를 중심점 O로 단순화하면, 점 O를 통과하는 힘 P와 모멘트를 구할 수 있습니다. m = Pe 를 중심으로 회전합니다.

동일한 리벳 어셈블리에 있는 각 리벳의 직경이 동일한 경우 횡력 P에 의해 발생하는 힘 P1′과 모멘트 m에 의해 발생하는 힘 P1"을 계산할 수 있습니다. 각 리벳에 작용하는 힘은 P1′과 P1"의 벡터 합입니다. 각 리벳에 작용하는 힘 P1을 결정한 후 최대 힘을 가진 리벳의 전단 및 압축 강도를 개별적으로 확인할 수 있습니다.

예시:

그림 a와 같이 하나의 리벳으로 연결된 브래킷은 집중된 힘 P를 받습니다. 외부 힘 P는 12kN으로 알려져 있습니다. 리벳의 직경은 20mm이고 각 리벳은 단일 전단을 받습니다. 최대 힘을 받는 리벳의 단면에 대한 최대 전단 응력을 계산합니다.

솔루션:

리벳 어셈블리는 X축에 대해 대칭이며 회전 중심은 리벳 2와 리벳 5를 X축과 연결하는 선의 교차점인 점 O에 있습니다.

1. 힘 P를 점 O로 단순화하면 다음과 같습니다:

P = 12kN.

m=12 0.12=1.44KN.m

2. 회전 중심을 통과하는 힘 P의 작용과 각 리벳의 직경과 재질이 동일하다는 점을 고려하면 각 리벳에 가해지는 힘은 동일합니다.

3. 모멘트 m의 작용에 따라 각 리벳이 받는 힘은 리벳에서 회전 중심까지의 거리에 비례합니다.

균형 방정식에 따르면

방정식을 풀면 다음과 같은 결과가 나옵니다:

따라서

4. 각 리벳의 힘 다이어그램을 그리고 벡터 Pi'와 Pi"를 결합하여 각 리벳에 작용하는 총 전단력(크기와 방향 포함)을 구합니다. 리벳 1과 리벳 6이 최대 힘을 견디며, 최대 힘의 값은 다음과 같다는 결론을 내릴 수 있습니다:

리벳 단면의 전단 응력입니다: