Русская Википедия:Кручение (деформация)

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Шаблон:Значения

Файл:L-Torsion.png
Пример деформации кручения цилиндрического стержня
Файл:Twisted bar.png
Деформация стержня прямоугольного сечения при кручении

Круче́ние — один из видов деформации тела. Возникает в том случае, если нагрузка прикладывается к телу в виде пары противоположных по направлению сил в его поперечной плоскости, точки приложения которых находятся на определённом удалении друг от друга. При этом данные силы образуют в поперечных сечениях тела единственный внутренний силовой факторкрутящий момент. Примеры кручения: пружины растяжения-сжатия, валы.

При деформации кручения смещение каждой точки тела перпендикулярно к её расстоянию от оси приложенных сил и пропорционально этому расстоянию.

Угол закручивания цилиндрического стержня в границах упругих деформаций под действием момента T может быть определён из уравнения закона Гука для случая кручения

<math> \varphi_{} = {T \ell \over J_0G}, </math>

где:

<math>J_0</math> — геометрический полярный момент инерции;
<math>\ell</math> — длина стержня;
G — модуль сдвига.

Отношение угла закручивания φ к длине <math>\ell</math> называют относительным углом закручивания

<math>\theta = \frac{\varphi} {\ell}</math>

Деформация кручения является частным случаем деформации сдвига.

Напряжения при кручении

Файл:Naprezenia pret i rura.svg
Распределение касательных напряжений при кручении

Вращающийся стержень, не работающий на кручение, называют валом. Стержень, используемый как упругий элемент, который работает на скручивание, называется торсионом. Касательные напряжения <math>\tau_r</math>, возникающие в условиях кручения, определяются по формуле:

<math> \tau_r = {T \cdot r \over J_0} </math>,

где r — расстояние от оси кручения.

Очевидно, что касательные напряжения достигают наибольшего значения на поверхности вала при <math>r_{max} = R</math> и при максимальном крутящем моменте <math>T_{max}</math>, то есть

<math> \tau_{max} = {T_{max} \cdot R \over J_0} = \frac {T_{max}}{W_p}</math>,

где Wp — полярный момент сопротивления.

Это даёт возможность записать условие прочности при кручении в таком виде:

<math> \tau_{max} = \frac {T_{max}}{W_p} \le [\tau]</math>.

Используя это условие, можно или по известным силовым факторам, которые создают крутящий момент Т, найти полярный момент сопротивления и далее, в зависимости от той или иной формы, найти размеры сечения, или наоборот — зная размеры сечения, можно вычислить наибольшую величину крутящего момента, которую можно допустить в сечении, которое в свою очередь, позволит найти допустимые величины внешних нагрузок.


Шаблон:RqШаблон:Mech-stub