[科普中国]-扭转应力

简介

扭转应力在横截面上由扭矩作用产生的剪切应力。在弹性范围内，圆柱形横截面上的扭转应力是沿圆形截面的轴由中心向外表面直线增加的。外表面的扭转应力最大，单位MPa。利用静态扭转试验可以测定材料的剪切模量等力学参数;动态扭转试验更是动态力学试验中最常采用的形式之一。1

扭转变形扭转变形是杆件受到大小相等，方向相反且作用平面垂直于杆件轴线的力偶作用，使杆件的横截面绕轴线产生转动。

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受力特点：圆截面直杆受到一对大小相等、转向相反、作用面垂直于杆的轴线的外力偶作用。

变形特点：1.圆杆各横截面绕杆的轴线作相对转动；

2.杆表面上的纵向线变成螺旋线。

变形受力分析实例：薄壁圆筒受扭时变形情况

切应变γ：表面正方格子倾斜的角度—直角的改变量γ ；

相对扭转角ϕ：圆筒两端截面之间相对转过的圆心角ϕ。

r×ϕ=l× tanγ≈l×γ ，即γ=ϕr/l。2

表面变形特点及分析：

圆周线只是绕圆筒轴线转动，其形状、大小、间距不变——横截面在变形前后都保持为形状、大小未改变的平面，没有正应力产生；

所有纵向线发生倾斜且倾斜程度相同——横截面上有与圆轴相切的切应力且沿圆筒周向均匀分布。2

扭矩的符号规定扭矩的符号规定按右手螺旋法则确定：扭矩矢量离开截面为正，指向截面为负。
仿照轴力图的做法，可作扭矩图，表明沿杆轴线各横截面上扭矩的变化情况。2

直接法求扭转应力截面上的扭矩等于截面左段或右段上所有作用平面垂直于杆件轴线的力偶的代数和，用右手螺旋，拇指背离截面的力偶产生正扭矩，拇指指向截面的力偶产生负扭矩。