无垫圈螺栓节点的性能及设计 原著第4版PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 两类螺栓节点 1

1.2 螺栓的任务 2

1.2.1 受拉节点 2

1.2.2 受剪节点 3

1.3 面临的问题 3

1.3.1 装配过程 3

1.3.2 工作特性 4

1.3.2.1 受拉节点 4

1.3.2.2 受剪节点 5

1.4 节点破坏模式 5

1.5 节点设计 6

1.5.1 概述 6

1.5.2 设计师的目标 7

1.6 内容编排 7

习题 8

第2章 材料 9

2.1 影响紧固力的材料特性 9

2.1.1 紧固力的大小 9

2.1.2 紧固力的稳定性 10

2.1.2.1 温度膨胀或收缩 10

2.1.2.2 腐蚀 10

2.1.2.3 疲劳破坏 10

2.1.2.4 高温下的强度损失 10

2.1.2.5 高温下的紧固力损失 10

2.1.2.6 节点部件的弹性刚度 10

2.1.2.7 高温下的刚度变化 11

2.1.2.8 脆性断裂 11

2.1.3 其他材料特性 11

2.2 紧固件标准 11

2.3 选择合适的标准 12

2.4 螺栓材料 13

2.5 螺栓材料的拉伸强度 14

2.5.1 一般用途／汽车类 14

2.5.2 钢结构类 14

2.5.3 石油化工／电力类 14

2.5.4 米制系列 15

2.5.5 极端温度下的材料 15

2.5.5.1 ASTM F2281材料 15

2.5.5.2 传统的高温材料 16

2.5.6 抗腐蚀类 16

2.5.7 两个新的ASTM螺栓标准 17

2.6 米制紧固件 17

2.7 等代材料 18

2.8 螺栓材料强度的一些说明 18

2.8.1 概述 18

2.8.2 抗剪强度 19

2.8.3 承压屈服强度 20

2.8.4 硬度与强度 21

2.9 螺母材料的选择 21

2.10 温度对材料性能的影响 24

2.10.1 温度膨胀 24

2.10.2 各种各样的温度问题 28

2.11 需要考虑的其他材料因素 29

2.11.1 疲劳问题 29

2.11.2 腐蚀 29

2.11.3 其他方面的考虑 29

2.12 节 点材料 30

习题 32

参考文献 33

第3章 应力和强度问题 37

3.1 强度类型 37

3.1.1 拉伸强度 37

3.1.2 螺纹破坏强度 37

3.1.3 剪切强度 38

3.1.4 脆性断裂强度 38

3.1.5 高温和低温时的强度 38

3.1.6 疲劳强度 38

3.1.7 应力腐蚀破坏强度 38

3.2 螺栓受拉 38

3.2.1 螺栓拉伸的弹性曲线 38

3.2.2 反复荷载下的弹性曲线 39

3.2.3 拉伸荷载下的应力分布 40

3.2.4 应力集中 40

3.2.5 拉伸应力的大小 40

3.2.6 螺母中的应力 42

3.3 螺栓的强度 43

3.3.1 安全负荷强度 43

3.3.2 有效横截面面积 44

3.3.3 其他有效截面公式 45

3.3.4 有效截面面积——米制螺纹 47

3.3.5 静力荷载下的螺栓强度 47

3.4 节点的强度 48

3.4.1 螺栓和节点之间的接触应力 48

3.4.2 节点部件内部和部件之间的应力 49

3.4.3 节点的静力破坏 50

3.5 螺栓上其他类型的荷载 51

3.5.1 组合荷载下的强度 51

习题 52

参考文献 52

第4章 螺纹和螺纹强度 55

4.1 螺纹形式 55

4.1.1 常见的螺纹形式 55

4.1.2 英制螺纹形式 56

4.1.3 米制螺纹形式 56

4.2 螺纹的系列 57

4.3 螺纹的公差、偏差和等级分类 58

4.3.1 英制螺纹系列 58

4.3.1.1 公差 58

4.3.1.2 偏差 58

4.3.1.3 级别 59

4.3.2 米制螺纹系列 59

4.3.2.1 偏差位置（公差） 59

4.3.2.2 偏差级别（偏差） 59

4.3.2.3 偏差等级（等级） 60

4.3.3 英制和米制螺纹的分类、比较 60

4.3.4 涂层容许公差 61

4.3.5 非正常咬合长度的偏差 62

4.4 检验水准 62

4.5 螺纹术语 62

4.5.1 英制系列 62

4.5.2 米制系列 63

4.6 粗制、精制及常螺距螺纹 63

4.6.1 粗制螺距螺纹 63

4.6.2 精制螺距螺纹 63

4.6.3 常螺距螺纹 64

4.6.4 影响选择的多种因素 64

4.7 螺纹强度 64

4.7.1 基本考虑 64

4.7.2 螺纹强度公式 65

4.7.3 Lc = D时的螺纹强度计算 65

4.7.4 基本方法——一个算例 66

4.7.5 Lc≠ D时的螺纹强度计算 66

4.7.6 其他有效面积公式 68

4.8 荷载作用下螺纹形式的变化 69

4.9 改变螺纹静力强度的因素 70

4.9.1 常见因素 70

4.9.2 螺母和螺栓 72

4.9.3 有效截面和抗剪截面面积表 73

4.10 影响强度的其他因素 73

4.10.1 螺距直径 74

4.10.2 其他螺纹参数 74

习题 74

参考文献 75

第5章 刚度和应变研究 77

5.1 螺栓变形 77

5.1.1 基本内容 77

5.1.2 螺栓的长度变化 79

5.1.2.1 有效长度 79

5.1.2.2 螺栓的横截面面积 80

5.1.3 计算螺栓的长度变化 80

5.2 螺栓刚度计算 81

5.2.1 基本内容 81

5.2.2 算例 81

5.2.3 变形和刚度的实际值与计算值 82

5.2.4 螺杆-螺母-垫圈体系的刚度 82

5.2.5 螺杆刚度的另一种表达式 83

5.2.6 螺杆中储存的应变能 84

5.3 节点 84

5.3.1 基本内容 84

5.3.2 计算节点刚度 85

5.3.2.1 中心节点的刚度 85

5.3.2.2 偏心节点的刚度 86

5.3.3 实际节点刚度 88

5.3.3.1 快速估算无垫圈钢节点刚度的方法 89

5.4 带垫圈的节点 90

5.5 计算节点刚度的另一种方法 90

5.6 节点刚度比和荷载系数 91

5.7 刚度——部分设计目标 91

5.7.1 节点部件储存的能量 91

5.7.2 刚度和所储存能量之间的关系 92

5.7.3 刚度比 93

习题 93

参考文献 93

第6章 装配简介 95

6.1 初始预拉力—剩余预拉力 95

6.2 装配过程 96

6.2.1 装配部件 96

6.2.2 张紧第一个螺栓 96

6.3 螺栓预拉力—节点紧固力 99

6.3.1 孔洞干涉的影响 99

6.3.2 节点部件的抗力 101

6.4 继续张紧工序 103

6.5 单个螺栓的短期应力松弛 103

6.5.1 短期松弛的来源 103

6.5.1.1 螺纹咬合差 104

6.5.1.2 螺纹咬合长度过短 104

6.5.1.3 部件偏软 105

6.5.1.4 弯曲 105

6.5.1.5 螺母或螺帽不垂直 105

6.5.1.6 倒角或孔洞尺寸偏小 105

6.5.1.7 孔洞尺寸偏大 105

6.5.1.8 锥形构造 105

6.5.2 影响短期松弛的因素 105

6.5.2.1 螺栓长度 106

6.5.2.2 贝氏垫圈 106

6.5.2.3 节点部件数量 106

6.5.2.4 张紧速度 106

6.5.2.5 多个螺栓同时张紧 107

6.5.2.6 节点部件弯曲 107

6.5.3 预期松弛的大小 107

6.5.4 扭转松弛 108

6.6 螺栓群之间的弹性相互作用 109

6.7 装配过程 114

6.8 装配结果优化 116

习题 117

参考文献 117

第7章 预拉力的扭矩控制 119

7.1 正确预拉力的重要性 119

7.1.1 不正确的预拉力带来的问题 119

7.1.2 预拉力最佳值 120

7.1.3 影响螺栓工作荷载的因素 120

7.2 扭矩和预拉力-完整方程 121

7.3 影响扭矩-预拉力关系的因素 123

7.3.1 影响摩擦力的变量 124

7.3.2 几何变量 124

7.3.3 应变能损失 125

7.3.4 内置扭矩 125

7.3.5 重量影响 125

7.3.6 孔洞干涉 126

7.3.7 螺纹结合冲突 126

7.3.8 操作工 126

7.3.9 工具精度 126

7.3.10 其他因素 126

7.4 扭矩和预拉力—简化公式 127

7.5 螺母因子 128

7.5.1 部分综述 128

7.5.2 螺母因子示例及案例 129

7.5.3 摩擦系数和螺母因子 132

7.6 实际扭矩控制 132

7.6.1 扭矩的选择 132

7.6.2 预拉力的离散 133

7.6.3 降低摩擦以得到更好控制 133

7.6.4 扭矩和预拉力之间并非总是线性关系 135

7.6.5 其他问题 135

7.7 扭矩控制工具 136

7.7.1 共性知识 136

7.7.2 工具形成的反作用力 137

7.7.2.1 扭矩扳手产生的剪切荷载 137

7.7.2.2 反作用扭矩 138

7.7.3 追求精度 139

7.7.3.1 人工扭矩扳手（Manual Torque Wrenches） 139

7.7.4 大螺栓所需的更大扭矩 139

7.7.4.1 扭矩放大器（Torque Multipliers）和齿轮扳手（Geared Wrenches） 139

7.7.4.2 液压扳手（Hydraulic Wrenches） 140

7.7.5 向着更高的速度 140

7.7.5.1 气动扳手（Impact Wrenches） 140

7.7.5.2 脉冲工具（Pulse Tools） 140

7.7.5.3 扭矩扳手（nut runner） 140

7.7.6 增加扭矩校准或扭矩监控 141

7.7.7 增加扭矩反馈以求更好地控制 142

7.7.8 更多信息 143

7.8 限制扭矩施加的螺栓 143

7.8.1 扭剪螺栓 143

7.8.2 易断的螺母 144

7.9 扭矩控制的优点 144

7.10 测试工具 144

7.11 扭矩控制对节点设计的影响 145

7.12 使用扭矩拆卸节点 146

习题 147

参考文献 147

第8章 扭矩和转角控制 150

8.1 转角控制的基本内容 150

8.2 转角和预拉力 152

8.2.1 常见的转角-预拉力关系 152

8.2.2 其他转角-预拉力曲线 153

8.2.2.1 金属片节点 153

8.2.2.2 带垫圈的节点 153

8.3 摩擦的影响 154

8.4 理论上的扭矩和转角 155

8.4.1 扭矩、转角和应变能 155

8.4.2 扭矩-转角-预拉力立方体 155

8.4.3 更加广泛的视角 156

8.5 螺母转角控制 156

8.5.1 相关理论 156

8.5.2 实践 157

8.5.2.1 钢结构 157

8.5.2.2 生产线上的螺母转角法 158

8.5.2.3 航空装配上的螺母转角法 159

8.6 产品装配问题 159

8.7 常用的控制策略 160

8.7.1 扭矩-转角窗口控制 161

8.7.2 扭矩-时间窗口控制 161

8.7.3 停顿和脉冲式张紧 162

8.7.4 屈服控制 163

8.7.5 螺母转角控制 164

8.7.6 内置扭矩控制 165

8.7.7 加上——永久记录 165

8.7.8 与此同时，在装配现场 165

8.8 监测结果 165

8.9 扭矩-转角控制解决的问题 166

8.10 充分利用扭矩-转角控制 167

习题 167

参考文献 168

第9章 控制预拉力的其他方式 169

9.1 拉伸控制的基本内容 169

9.2 拉伸控制问题 170

9.2.1 尺寸偏差 170

9.2.2 温度变化 170

9.2.3 螺栓的塑性变形 170

9.2.4 弯曲和表面不垂直 171

9.2.5 夹距长度 171

9.3 伸长测量技术 171

9.3.1 千分尺（micrometer） 171

9.3.1.1 不规则的测量表面 171

9.3.1.2 操作工手感 171

9.3.1.3 测量精度要求 172

9.3.1.4 厚度千分尺 172

9.3.2 其他技术 173

9.3.2.1 测微仪 173

9.3.2.2 市售带量具的螺栓 173

9.3.2.3 超声波测量 173

9.4 拉伸变形多大？ 173

9.5 拉伸控制可以解决的问题 174

9.6 提高拉伸控制效果的方法 175

9.7 直接预拉力控制简介 175

9.7.1 带应变测量的螺栓 176

9.7.2 带应变测量的承压垫圈 176

9.7.3 直接拉伸指示器（DTI） 176

9.7.4 喷射型自我显示DTIs 177

9.7.5 扭剪型拉伸控制螺栓 177

9.7.6 可设计选择的螺栓 178

9.8 螺栓拉伸装置 179

9.8.1 硬件 179

9.9 螺栓加热器 180

9.10 直接预拉力控制解决的问题 180

9.10.1 直接测力计 180

9.10.2 扭剪型螺栓 180

9.10.3 液压拉伸器 181

9.10.4 螺栓加热器 181

9.11 更好利用直接预拉力控制的方法 181

9.11.1 扭剪型螺栓和DTI垫圈 181

9.11.2 螺栓拉伸计 181

9.11.3 螺栓加热器 182

9.12 超声波测量伸长或张拉力 182

9.12.1 概述 182

9.12.2 操作原理 183

9.12.3 使用方法 183

9.12.4 仪器的校准 184

9.12.5 目前可用的仪器 184

9.13 采用等离子涂层、薄膜传感器进行超声波测量 184

习题 185

参考文献 185

第10章 节点在拉伸荷载下的理论工作特性 187

10.1 基本节点简图 187

10.1.1 螺栓和节点部件的弹性曲线 188

10.1.2 确定最大和最小剩余装配预拉力 188

10.1.2.1 基本方程 188

10.1.2.2 算例 189

10.1.3 简单拉伸荷载的节点简图 191

10.1.4 红色劳斯莱斯的比喻 192

10.1.5 回到节点简图——简单的拉伸荷载 193

10.2 细节和变化 194

10.2.1 改变螺栓或节点刚度 194

10.2.2 临界外荷载 194

10.2.3 很大的外荷载 195

10.2.4 另一种形式的节点简图 196

10.3 节点计算 196

10.3.1 基本方程 196

10.3.2 继续前面的算例 198

10.4 加载面 200

10.4.1 拉力作用在节点部件的接触面上 200

10.4.2 作用在接触面上的拉伸荷载计算 202

10.4.3 加载面的重要性 202

10.4.4 位于节点部件内的加载面 202

10.4.5 修改算例以考虑内部加载面的影响 205

10.5 受拉节点上的动荷载 206

10.6 受压荷载下的节点 207

10.7 一个警告 208

习题 209

参考文献 209

第11章 受拉节点的工作特性：深入研究 210

11.1 撬力对螺栓受荷的影响 211

11.1.1 撬力的定义 211

11.1.2 撬力的讨论 211

11.1.3 撬力的非线性 215

11.2 撬力的数学计算 215

11.2.1 概述 215

11.2.2 VDI的分析法 215

11.2.3 防止节点分开的临界荷载和预拉力 218

11.2.4 撬起前螺栓中的弯曲应力 219

11.2.5 很大外荷载的影响 220

11.3 其他非线性影响因素 220

11.3.1 螺母-螺栓体系 220

11.4 温度的影响 222

11.4.1 弹性性能的变化 223

11.4.2 强度损失 223

11.4.3 不均匀温度变化 223

11.4.4 应力松弛 226

11.4.5 蠕变断裂 228

11.4.6 温度影响的补偿 228

11.5 考虑偏心和不均匀膨胀影响的节点方程 230

11.5.1 基本方程 230

11.5.2 算例 231

习题 234

参考文献 235

第12章 受剪节点的工作性能 237

12.1 中心受剪的螺栓节点 237

12.1.1 概述 237

12.1.2 摩擦型节点 238

12.1.2.1 摩擦型节点中螺栓的受荷 238

12.1.2.2 摩擦型节点中的应力 239

12.1.3 承压型节点 239

12.2 影响受剪节点紧固力的因素 241

12.3 受剪节点对外荷载的响应 241

12.4 同时受拉和受剪节点 242

12.5 目前的定义——受剪节点的类型 243

习题 243

参考文献 244

第13章 节点破坏介绍 245

13.1 螺栓的力学破坏 245

13.2 螺栓缺失 246

13.3 螺栓松动 246

13.4 螺栓过紧 246

13.5 需要关注的破坏模式 247

13.6 基本条件的含义 247

13.7 正确预拉力的重要性 248

13.7.1 腐蚀 249

13.7.2 应力腐蚀破坏 249

13.7.3 疲劳破坏 249

13.7.4 力学破坏 249

13.7.5 螺栓的自我松动 249

13.7.6 泄漏 249

13.8 荷载放大因子 249

13.9 节点部件的破坏 250

13.10 磨损 251

13.10.1 讨论 251

13.10.2 拆除已磨损的螺钉 252

习题 253

参考文献 253

第14章 螺栓的自我松动 254

14.1 问题 254

14.2 螺母自我松动的方式 254

14.3 松动顺序 257

14.4 自我松弛的Junker理论 257

14.4.1 基本方程 258

14.4.2 实用的完整形式公式 258

14.4.3 扭矩为零时的公式 258

14.4.4 导致滑移的原因 259

14.4.5 滑移的其他原因 260

14.4.6 自我松动的其他理论 260

14.5 抗振动试验 261

14.5.1 NAS试验 261

14.5.2 Junker试验 261

14.6 抗振动方法 262

14.6.1 保持预拉力和摩擦力 263

传统方法 263

14.6.2 防止接触面间的相对滑移 263

14.6.3 抗松退扭矩 264

14.6.3.1 内置扭矩紧固件 264

14.6.3.2 DISC-LOCK？垫圈和螺母 266

14.6.3.3 综述 267

14.6.4 双螺母 267

14.6.5 机械固定螺栓 267

14.6.5.1 锁线和锁销 267

14.6.5.2 焊接 268

14.6.5.3 Stage 8紧固体系 268

14.6.5.4 Huck锁止螺栓 268

14.6.5.5 Honeybee Robotics 269

14.6.5.6 A-Lock螺栓和螺母 269

14.6.5.7 Omni-Lok螺栓 269

14.6.6 化学固定螺栓 269

14.6.6.1 生锈 269

14.6.6.2 厌氧粘合剂 269

14.6.7 抗振垫圈 270

14.6.7.1 保持螺栓拉力的垫圈 270

14.6.7.2 锯齿形垫圈 270

14.6.7.3 螺旋弹簧垫圈 271

14.6.7.4 DISC-LOCK？垫圈 271

14.6.8 选项间的对比 271

习题 272

参考文献 272

第15章 疲劳破坏 275

15.1 疲劳过程 275

15.1.1 疲劳破坏的顺序 275

15.1.1.1 裂纹形成 275

15.1.1.2 裂纹生长 276

15.1.1.3 裂纹成熟 276

15.1.1.4 最终断裂 276

15.1.2 疲劳破坏的类型 276

15.1.3 断口的外观 276

15.2 决定疲劳寿命的因素 277

15.2.1 S-N图 277

15.2.2 材料和“部件” 278

15.2.3 总结 279

15.3 其他类型的图表 279

15.3.1 常寿命图 279

15.3.2 常寿命图的中心区 281

15.3.3 近似常寿命图 281

15.3.4 疲劳极限图 282

15.3.5 螺栓的疲劳寿命数据 283

15.4 预拉力和节点刚度的影响 284

15.4.1 线性节点的疲劳 284

15.4.2 非线性节点 285

15.4.3 最佳预拉力值 286

15.4.4 疲劳问题和VDI节点设计公式 288

15.5 疲劳问题最小化 290

15.5.1 降低应力水平 290

15.5.1.1 增加螺纹根部半径 291

15.5.1.2 热轧螺纹 291

15.5.1.3 倒角 291

15.5.1.4 垂直度 291

15.5.1.5 重叠部分应力集中 291

15.5.1.6 螺纹末端 291

15.5.1.7 螺纹应力分布 291

15.5.1.8 弯曲 293

15.5.1.9 腐蚀 293

15.5.1.10 带凸缘的螺帽和螺母 293

15.5.1.11 表面状况 293

15.5.2 减小荷载变化幅值 293

15.5.2.1 避免撬力作用 293

15.5.2.2 预拉力的正确选择 293

15.5.2.3 螺栓-节点刚度比的控制 294

15.5.2.4 获得正确的预拉力 294

15.6 预测疲劳寿命或疲劳极限 294

15.7 受剪节点部件的疲劳破坏 295

15.8 案例分析 296

15.8.1 输电塔 296

15.8.2 空气压缩机隔片 296

习题 297

参考文献 297

第16章 腐蚀 300

16.1 腐蚀机理 300

16.1.1 镀锌系列 300

16.1.2 腐蚀电池 301

16.1.3 电池类型 302

16.1.3.1 两种金属的腐蚀 302

16.1.3.2 破损的氧化膜 302

16.1.3.3 应力腐蚀破坏 303

16.1.3.4 裂隙腐蚀 303

16.1.3.5 摩擦腐蚀 303

16.2 氢脆破坏 304

16.2.1 应力裂纹破坏模式 304

16.2.2 氢脆破坏机理 304

16.2.3 易腐蚀的和安全的材料 305

16.2.4 脆性性能试验 306

16.2.5 避免氢脆破坏 307

16.3 应力腐蚀破坏 307

16.3.1 破坏机理 307

16.3.2 KISCC的涵义 308

16.3.3 影响KISCC的因素 309

16.3.3.1 螺栓材质 309

16.3.3.2 使用环境 309

16.3.3.3 螺纹成型方式 309

16.3.3.4 螺栓强度或硬度 309

16.3.3.5 电解液类型 310

16.3.3.6 温度 311

16.3.3.7 螺栓直径和螺距 311

16.3.4 避免SCC破坏 311

16.3.4.1 材料的敏感性 311

16.3.4.2 消除电解液 312

16.3.4.3 保持应力水平低于一个门槛值 313

16.3.5 表面涂层和表面处理 316

16.3.6 及早监测SCC裂纹 316

16.4 其他类型的应力裂纹 317

16.4.1 应力脆化 317

16.4.2 氢致裂纹 317

16.5 腐蚀最小化问题 318

16.5.1 综述 318

16.5.2 细节技术 318

16.6 紧固件涂层 320

16.6.1 综述 320

16.6.2 有机涂层 320

16.6.2.1 油漆 321

16.6.2.2 磷酸-油脂涂层 321

16.6.2.3 固体薄膜有机涂层 321

16.6.3 无机或金属涂层 321

16.6.3.1 电镀涂层 321

16.6.3.2 热浸涂层 322

16.6.3.3 机械电镀 322

16.6.3.4 多种涂层工艺 323

16.6.4 复合涂层 323

16.6.5 评定耐腐蚀能力 325

16.6.6 镉镀层的替代物 327

习题 327

参考文献 328

第17章 已有节点预拉力的选择 331

17.1 需要的紧固力大小 331

17.1.1 要考虑的因素 331

17.1.1.1 节点滑移（Joint Slip） 332

17.1.1.2 自我松动（Self-Loosening） 332

17.1.1.3 压力荷载（Pressure Loads） 332

17.1.1.4 节点分离（Joint Separation） 333

17.1.1.5 疲劳（Fatigue） 333

17.1.2 设置紧固力上限 333

17.1.2.1 螺栓的屈服强度 333

17.1.2.2 螺纹破损强度 333

17.1.2.3 螺栓设计容许应力和装配应力限值 333

17.1.2.4 扭转应力影响 334

17.1.2.5 容许剪应力 334

17.1.2.6 应力腐蚀破坏 334

17.1.2.7 组合荷载 334

17.1.2.8 对节点部件的损害 334

17.1.2.9 节点部件的扭曲变形 335

17.1.2.10 垫圈压坏 335

17.1.3 紧固力限值总结 335

17.2 选择装配预拉力的简单方法 336

17.2.1 最好的指南：过去的经验 336

17.2.2 其次的选择：询问设计师 336

17.2.3 不重要的节点：没有以往经验 337

17.2.4 注意事项 337

17.2.5 如果需要做改进 338

17.2.6 重要节点预拉力的选择 338

17.3 工作紧固力的估计 339

17.3.1 基本假设 340

17.3.2 离散效应的组合 340

17.4 需要的和预期的螺栓拉力 345

17.5 分析中应该考虑的变量 347

17.5.1 概述 347

17.5.2 可能要考虑的因素 348

17.5.3 应该考虑的因素 348

17.6 ASTM F16.96 螺栓技术分会 349

17.7 一种更严格的方法 349

17.7.1 寻求真实精度的试验 350

17.7.2 相关方程 350

17.7.3 最小紧固力——几个例子 351

17.7.3.1 第一个例子——采用最不利情况的取值 351

17.7.3.2 第二个例子——采用统计组合值 352

17.7.3.3 第三个例子——采用平均值 353

17.7.3.4 第四个例子——采用反馈控制值 353

17.7.4 最大螺栓拉力 354

17.8 NASA太空飞船上预拉力选择方法 354

17.8.1 计算最大和最小预拉力 355

17.8.2 确认预拉力的计算 356

17.8.3 讨论 356

习题 356

参考文献 357

第18章 受拉节点设计 358

18.1 主要目标：可靠的节点 358

18.1.1 可靠螺栓节点的清单 358

18.2 典型的设计步骤 359

18.2.1 初始定义和规定 360

18.2.2 初步设计 360

18.2.3 荷载估算 360

18.2.4 审查初步布置：确定螺栓 360

18.2.5 需要的紧固力 361

18.2.5.1 最小紧固力 361

18.2.5.2 最大紧固力 361

18.3 现实中的节点设计 361

18.4 VDI节点设计方法 362

18.4.1 术语和单位 362

18.4.2 设计目标 364

18.4.3 常用方法 364

18.4.4 估算装配预拉力——最小和最大装配预拉力的初步估算 364

18.4.5 加上外荷载的影响 365

18.4.6 需要的紧固力足够好吗？ 366

18.4.7 进一步的考虑 366

18.4.7.1 螺栓静力强度 366

18.4.7.2 疲劳 367

18.4.7.3 承压应力 367

18.4.7.4 剪切应力 367

18.4.7.5 弯曲应力 367

18.4.7.6 偏心荷载 367

18.4.8 修改后的螺栓规范 368

18.5 一个实例 368

18.5.1 输入数据 368

18.5.2 计算 369

18.5.2.1 最大和最小装配预拉力 369

18.5.2.2 螺栓的静力强度 369

18.5.2.3 疲劳强度 369

18.5.2.4 接触应力 369

18.6 节点设计时要考虑的其他因素 370

18.6.1 螺纹强度 370

18.6.2 柔性螺栓 370

18.6.3 可操作性 370

18.6.4 剪切荷载和拉伸荷载 371

18.6.5 荷载放大效应 371

18.6.6 嵌入松弛最小化 371

18.6.7 不均匀温度膨胀 371

18.6.8 节点部件中其他应力 371

18.6.9 锁止装置 371

18.6.10 孔洞干涉 371

18.6.11 安全系数 371

18.6.12 选择装配扭矩 372

习题 372

参考文献 373

参考书目 373

第19章 受剪节点设计 376

19.1 概述 376

19.2 用于受剪节点的VDI法 377

19.3 受剪节点如何抵抗剪力 379

19.3.1 概述 379

19.3.2 滑移控制型节点 379

19.4 摩擦型节点的强度 381

19.4.1 概述 381

19.4.2 容许应力法 381

19.4.3 需要考虑的其他因素 382

19.4.4 钢结构中的滑移系数 383

19.4.5 算例 384

19.4.5.1 防止滑移所需的最小预拉力 385

19.4.5.2 可替代使用的容许应力法 386

19.5 承压型节点的强度 387

19.5.1 螺栓的抗剪强度 387

19.5.1.1 荷载在螺栓群中的分布 387

19.5.1.2 抗剪强度计算 388

19.5.2 节点板的抗拉强度 389

19.5.3 承压应力 389

19.5.4 撕裂强度 389

19.5.5 总结 390

19.5.6 承压型节点所需要的紧固力 390

19.6 偏心受剪节点 391

19.6.1 绕瞬时中心的转动 391

19.6.2 绕螺栓群形心的转动 391

19.6.2.1 确定螺栓群的形心位置 391

19.6.2.2 估算最远端螺栓的剪应力 392

19.7 容许应力法vs.荷载和抗力系数设计法 395

习题 395

参考文献 396

附录A单位和符号 397

附录B紧固件和螺栓节点相关术语 404

附录C螺栓信息和标准来源 415

附录D英制和米制单位换算 417

附录E英制和米制螺纹的有效截面面积，新的钢螺栓估算用的“典型”预拉力和扭矩 418

E.1 基本说明 418

E.2 对应不同润滑剂或应力水平的扭矩值 418

E.3 对应不同润滑剂和扭矩值的预拉力和应力 419

E.4 扭矩单位 419

附录F典型螺帽、螺纹和螺母长度 435

附录G缺漏的图表和公式 445

译后记 447