扭轉應力

扭轉應力在橫截面上由扭矩作用產生的剪下應力。在彈性範圍內，圓柱形橫截面上的扭轉應力是沿圓形截面的軸由中心向外表面直線增加的。

基本介紹

• 中文名：扭轉應力
• 外文名：Torsional stress
• 學科：材料力學
• 簡介：由扭矩作用產生的剪下應力
• 相關概念：力偶
• 其他領域：工程力學

概念介紹

扭轉應力在橫截面上由扭矩作用產生的剪下應力。在彈性範圍內，圓柱形橫截面上的扭轉應力是沿圓形截面的軸由中心向外表面直線增加的。外表面的扭轉應力最大，單位MPa。利用靜態扭轉試驗可以測定材料的剪下模量等力學參數;動態扭轉試驗更是動態力學試驗中最常採用的形式之一。

扭轉變形

扭轉變形是桿件受到大小相等，方向相反且作用平面垂直於桿件軸線的力偶作用，使桿件的橫截面繞軸線產生轉動。

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受力特點

圓截面直桿受到一對大小相等、轉向相反、作用面垂直於桿的軸線的外力偶作用。

變形特點

1.圓桿各橫截面繞桿的軸線作相對轉動；

2.桿表面上的縱向線變成螺旋線。

變形受力分析

實例

薄壁圓筒受扭時變形情況

薄壁圓筒受扭時變形情況：

切應變γ：表面正方格子傾斜的角度—直角的改變數γ ；

相對扭轉角ϕ：圓筒兩端截面之間相對轉過的圓心角ϕ。

r×ϕ=l× tanγ≈l×γ ，即γ=ϕr/l。

表面變形特點

表面變形特點及分析：

圓周線只是繞圓筒軸線轉動，其形狀、大小、間距不變——橫截面在變形前後都保持為形狀、大小未改變的平面，沒有正應力產生；

所有縱向線發生傾斜且傾斜程度相同——橫截面上有與圓軸相切的切應力且沿圓筒周向均勻分布。

扭矩符號規定

扭矩的符號規定按右手螺旋法則確定：扭矩矢量離開截面為正，指向截面為負。

扭矩的符號規定

仿照軸力圖的做法，可作扭矩圖，表明沿桿軸線各橫截面上扭矩的變化情況。

直接法

截面上的扭矩等於截面左段或右段上所有作用平面垂直於桿件軸線的力偶的代數和，用右手螺旋，拇指背離截面的力偶產生正扭矩，拇指指向截面的力偶產生負扭矩。