Q235鋼鑄鐵26課件講解

第四節(jié)圓軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度計(jì)算一、圓軸的扭轉(zhuǎn)破壞試驗(yàn)與極限應(yīng)力

圓軸的扭轉(zhuǎn)試件可分別用Q235鋼、鑄鐵等材料做成，扭轉(zhuǎn)破壞試驗(yàn)是在扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。試件在兩端外力偶Me作用下，發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，直至破壞。Q235鋼鑄鐵扭轉(zhuǎn)

塑性材料（如Q235）試件受扭時(shí)，當(dāng)最大切應(yīng)力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，也會(huì)發(fā)生類(lèi)似拉伸時(shí)的屈服現(xiàn)象，這時(shí)的切應(yīng)力值稱(chēng)為屈服應(yīng)力，用τS表示。試件屈服時(shí)，也會(huì)在試件表面出現(xiàn)縱向和橫向的滑移線(xiàn)。屈服階段后也有強(qiáng)化階段，直到橫截面上的最大切應(yīng)力達(dá)到材料的剪切強(qiáng)度極限τb，試件就沿橫截面被剪斷，斷口較光滑。這主要由于Q235鋼抗剪強(qiáng)度低于抗拉強(qiáng)度，所以試件因抗剪不足而首先沿橫截面發(fā)生剪斷破壞。扭轉(zhuǎn)

脆性材料（如鑄鐵）試件受扭時(shí)，當(dāng)變形很小時(shí)便發(fā)生裂斷，且沒(méi)有屈服現(xiàn)象，斷口與軸線(xiàn)成45o螺旋面。

由于鑄鐵等脆性材料的抗拉能力低于抗剪能力，于是便沿最大拉應(yīng)力作用的斜截面發(fā)生拉斷破壞。此時(shí)橫截面上的最大切應(yīng)力的值稱(chēng)為剪切強(qiáng)度極限，用τb表示。塑性材料的扭轉(zhuǎn)失效是屈服破壞，故τ0=τS；脆性材料的扭轉(zhuǎn)失效是拉斷破壞，則τ0=τb。扭轉(zhuǎn)在常溫靜載下，材料的扭轉(zhuǎn)許用切應(yīng)力與拉伸許用正應(yīng)力之間有如下關(guān)系：塑性材料[τ]=（0.5～0.577）[σ]脆性材料[τ]=[σ]許用切應(yīng)力二、圓軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為了保證圓軸在扭轉(zhuǎn)變形中不會(huì)因強(qiáng)度不足而發(fā)生破壞，應(yīng)使圓軸橫截面上的最大切應(yīng)力不超過(guò)材料的許用切應(yīng)力，即扭轉(zhuǎn)圓軸強(qiáng)度條件可以解決圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的三類(lèi)強(qiáng)度問(wèn)題，即進(jìn)行扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核、圓軸截面尺寸設(shè)計(jì)及確定許用荷載。

扭轉(zhuǎn)

例9-6一實(shí)心圓軸，承受的最大扭矩Tmax=1.5kN?m，軸的直徑d1=53mm。求：（1）該軸橫截面上的最大切應(yīng)力。（2）在扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度相同的條件下，用空心軸代替實(shí)心軸，空心軸外徑D2=90mm時(shí)的內(nèi)徑值。（3）兩軸的重量之比。解(1)求實(shí)心軸橫截面上的最大切應(yīng)力實(shí)心軸抗扭截面系數(shù)實(shí)心軸橫截面上的最大切應(yīng)力扭轉(zhuǎn)(2)求空心軸的內(nèi)徑因?yàn)橐髮?shí)心軸和空心軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度相同，故兩軸的最大切應(yīng)力相等，即所以，空心軸的內(nèi)徑為扭轉(zhuǎn)(3)求兩軸的重量比因?yàn)閮奢S的長(zhǎng)度和材料都相同，故二者重量之比等于面積之比，即

以上計(jì)算結(jié)