1.铆钉的受力分析
当被连接的板件受到外力作用时，板件将力传递给铆钉，铆钉这时受到大小相等、方向相反而且相距很近的一对平行力F的作用，如图7-19a所示，使铆钉受剪切和挤压。
图7-19 铆钉的受力情况
（1）剪切 铆钉在外力的作用下，首先产生剪切变形，如图7-19a所示ab剖面相对cd剖面产生了a→a′的滑移，这时矩形abcd变成了平行四边形a′b′cb，使直角改变。这样的变形就是剪切变形。
在铆钉中与外力平行的剖面上，存在着一个抵抗变形的内力F1，根据力的平衡条件F1=F，将此内力称为铆钉的抗剪力，假如抗剪力在剖面上是均匀分布的，则单位面积上的抗剪力则为该种铆钉材料的切应力。切应力通常用τ表示。
式中 τ——切应力（MPa）；
F1——剪切力（N）；
A——受剪切的剖面积（mm2）。
严格来说，铆钉杆受剪切力作用时，切应力τ并不是均匀分布的，因为铆钉杆受剪切力的同时，还伴随着弯曲、挤压等变形，为了简化计算，习惯上仍然假定切应力是均匀分布的。
（2）挤压 当铆接件受到外力作用时，铆钉在受剪切的同时，还伴随着局部受挤压现象，铆钉和被铆接材料在半圆柱面的接触面上同时受挤压，并且挤压应力σc只发生在接触的表面层。
挤压应力分布是较复杂的，为了简化计算，一般采用下面的公式计算挤压应力：
式中 σc——挤压应力（MPa）；
Fc——挤压力（N）；
Ac——挤压面积（mm2）。
铆钉与被铆接材料的接触面是半圆柱面，计算挤压面积是半圆柱面的投影面，如图7-19b所示。
2.铆接件的受力分析
在铆接结构中，由于受外力作用，铆接件常常被破坏。通过铆钉的受力分析了解到，铆接件对铆钉产生剪切力和挤压力，这些力也作用在铆接件上。
当铆接件本身的强度大于铆钉的强度时，铆钉被拉长，铆接力大大减弱，从而出现铆钉松动现象，严重时铆钉被剪断；若铆钉强度大于铆接件的强度时，则铆接件的钉孔被拉长或拉裂。因此，在设计铆接结构时，要根据等强度的原则进行计算。但考虑到维修时的方便，更换铆钉比更换板料铆接件要容易得多，同时成本也低。所以，板料铆接件的强度应略比铆钉的屈服强度大一些。
3.铆接强度的计算
铆接强度与下列因素有关：
1）铆接强度与铆钉直径和数量有关。在一定条件下，铆钉直径越大、数量越多，强度也就越大；反之就越小。
2）铆接强度与铆钉长度、铆接件总厚度有关。铆接件越厚、铆钉越长，铆接强度越低。
3）铆钉孔的大小或多少也直接影响铆接强度。一块板料由于开了一个孔，其强度就要减弱，开孔越多越大，铆接件本身的强度就越低。
4）铆接强度与铆接形式有关。对接时，双盖板要比单盖板的强度提高1倍。
从以上情况分析，影响铆接强度的因素是复杂的，怎样合理地设计铆接件，应从多方面考虑，比如铆钉的钉距、边距、排距以及铆钉排列方式等。
铆接强度是根据被铆接零件之间的摩擦阻力决定的，铆接得越严密，被铆零件之间的摩擦力越大，铆接强度越高。所以，铆钉在铆接件上，并不是直接受剪切的，只有当铆接件所受的外力大于摩擦力时，铆钉才开始受到挤压和剪切。如果外力还在不断地增加，铆接件或铆钉就可能被破坏。所以，在设计铆接结构时，必须进行铆接的强度计算。
大量实验证明，当铆接件承受载荷时，作用力主要是依靠被铆接件之间的摩擦阻力来传递的。当外力逐渐增大到克服了铆接件之间的摩擦阻力之后，被铆接件之间发生滑移，使铆钉杆压紧孔壁而承受剪切力的作用。
（1）铆钉强度的计算 如果铆接件钢板的厚度较大，而铆钉的直径较小时，则可能发生铆钉杆被切断。需要计算铆钉是否合适。
假定全部铆钉都受同样的载荷，则一只铆钉承受的切应力计算公式为：
式中 τ——单只铆钉承受的切应力（MPa）；
F——铆接部位承受的载荷（N）；
n——铆钉数量（只）；
A——单只铆钉的截面积（mm2）。
实际应用中，通过计算铆钉承受的切应力，小于或等于所选铆钉的许用切应力，便可认定铆钉可以承受载荷。
例1 一铆接接头承受载荷F=100kN；铆钉数量n=3，铆钉孔直径d=20mm；铆钉的许用切应力τ=145MPa。试计算铆钉的选用是否合适，如图7-20所示。
解：该例中，只要计算出铆钉实际所承受的切应力τ′小于或等于所选铆钉的许用切应力τ，便说明铆钉可以承受载荷。
将已知条件代入计算公式。
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τ′<τ，说明铆钉强度足够。
可以根据已知条件，推算出适用铆钉的最小直径。由式
得A
而
，故
仍以例1所给定的条件，来计算合适的铆钉。
通过计算，得出此例中铆钉的最小直径为17.1mm，选d=18mm较为合适。
图7-20 铆钉受力计算
（2）铆接接头强度的计算 如果连接件钢板厚度较薄，而铆钉的直径较大时，则在前方的金属因压应力过高而出现塑性变形，使钉孔逐渐形成椭圆形，在这种情况下，连接的钢板将发生被铆钉拉裂。需要计算铆接接头的抗拉强度。
由抗拉强度的概念得知
式中 σ——抗拉强度（MPa）；
F——载荷（N）；
A——拉伸方向上的截面积（mm2）。
钢板的截面积等于板厚δ×板宽b。但由于板宽上开了n个直径d的铆钉孔，所以，实际板宽应减去n个开孔直径的总和。
实际应用中，用上式便可以计算铆接接头的抗拉强度是否符合所承受载荷的要求。
例2 一铆接接头如图7-21所示，已知载荷F=100kN，铆钉孔直径d=20mm，铆钉数n=4，铆件板宽b=240mm，铆件板厚δ=10mm，铆件许用拉应力σ=155MPa。试计算该铆接接头的抗拉强度能否承受100kN的载荷。
解：
将已知条件代入下式
则
通过计算得出，在100kN的载荷作用下，该铆接接头承受的拉应力为62.5MPa，远远小于铆件许用拉应力155MPa。说明该铆接接头的强度足够。
现仍以例2所给定的条件来计算该例中板材所能承受的最大载荷和铆钉所能承受的最大载荷，以及该铆接接头所能承受的最大载荷。
解：
1）板材所能承受的最大载荷接下式计算
F板=σδ（b-nd）
图7-21 铆接接头受力计算
代入给定条件
F板=155N/mm2×10（240-4×20）mm2=248000N=248kN
计算结果，该例中板材所能承受的最大载荷为248kN。
2）铆钉所能承受的最大载荷按下式计算
式中 τ——铆钉许用抗剪应力为145MPa。
代入给定条件
F板=145N/mm2×4×3.1416×100mm2=182000N=182kN
计算结果，该例中铆钉所能承受的最大载荷为182kN。
由此来看，该例中铆钉所能承受的最大载荷即为该铆接接头所能承受的最大载荷。
实际应用中，按照各种可能的破坏形式，根据各部分零件强度相等的原别来确定钢板的规格、铆钉的规格和铆钉的数目等。
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