《材料力学》课件3-4等直圆杆扭转时的应力.强度条.ppt

等直圆杆扭转时的应力.强度条件MeMe变形几何平面假定dxTTdxIp截面的极惯性矩截面的极惯性矩截面的极惯性矩截面的极惯性矩dxTTdxIp截面的极惯性矩截面的极惯性矩截面的极惯性矩截面的极惯性矩扭转截面系数扭转截面系数截面的极惯性矩与截面的极惯性矩与截面的极惯性矩与截面的极惯性矩与扭转截面系数扭转截面系数扭转截面系数扭转截面系数实心圆截面实心圆截面空心圆截面空心圆截面 由两种不同材料组成的圆轴，里层和外层材料的切变模量分别为G1和G2，且G1=2G2。圆轴尺寸如图所示。圆轴受扭时，里、外层之间无相对滑动。关于横截面上的切应力分布，有图中（A）、（B）、（C）、（D）所示的四种结论，请判断哪一种是正确的。例题例题例题例题3.43.4(A)(B)(C)(D)解：圆轴受扭时，里、外层之间无相对滑动，这表明二者形成一个整体，同时产生扭转变形。根据平面假定，二者组成的组合截面，在轴受扭后依然保持平面，即其直径保持为直线，但要相当于原来的位置转过一角度。因此，在里、外层交界处二者具有相同的切应变。由于内层（实心轴）材料的剪切弹性模量大于外层（圆环截面）的剪切弹性模量（G1=2G2），所以内层在二者交界处的切应力一定大于外层在二者交界处的切应力。据此，答案（A）和（B）都是不正确的。在答案（D）中，外层在二者交界处的切应力等于零，这也是不正确的，因为外层在二者交界处的切应变不为零，根据剪切胡克定律，切应力也不可能等于零。根据以上分析，正确答案是（C）因不知道壁厚，所以不知道是不是薄壁圆筒。分别按薄壁圆筒和空心圆轴设计薄壁圆筒设计Dd设平均半径 R0=(d+)/2空心圆轴设计当R0/10时，即可认为是薄壁圆筒 一内径d=100mm的空心圆轴如图示，已知圆轴受扭矩T=5kNm，许用切应力=80MPa，试确定空心圆轴的壁厚。例题例题例题例题3.53.5TT圆轴扭转时斜截面的应力AAefef讨论:maxmin强度条件强度计算的三类问题：(1)、强度校核(2)、截面设计 (3)、确定许用荷载 已知已知已知已知：P P7.5kW,7.5kW,n n=100r/min,=100r/min,许用切应力许用切应力40MPa,40MPa,空心圆轴的内外径之比空心圆轴的内外径之比 =0.5=0.5。求求求求:实心轴的直径实心轴的直径d d1 1和空心轴的外径和空心轴的外径D D2 2。例例例例 题题题题3.63.6