19.1
Eine Welle PQ ist verdreht, wenn sie auf beiden Seiten gleichen und entgegengesetzten Drehmomenten ausgesetzt wird.
Betrachten Sie einen Schnitt senkrecht zur Wellenachse durch einen beliebigen Punkt R. Das Freikörperdiagramm des Abschnitts QR zeigt die Scherkräfte, die der Abschnitt PR auf den QR ausübt, wenn sich die Welle verdreht.
Wendet man die Gleichgewichtsgleichungen auf den Abschnitt QR an, so kann gezeigt werden, dass die Schubkräfte innerhalb des Schnitts mit dem inneren Drehmoment zusammenhängen. Dabei steht r für den senkrechten Abstand von der Wellenachse zur Querkraft.
Betrachten Sie nun ein kleines Flächenelement der Welle, bei dem die Schubkraft als Produkt aus der Schubspannung und dem Flächenelement ausgedrückt werden kann.
Durch Ersetzen dieser Beziehung erhält man den Ausdruck für das Drehmoment in Form der Schubspannung.
Dieses Verhältnis muss durch die Schubspannungen in einem beliebigen Querschnitt der Welle erfüllt werden. Sie gibt jedoch keine Auskunft über die Verteilung dieser Spannungen im Querschnitt.
Die Verteilung der Schubspannungen in einer elastischen Welle ist allein durch die Statik unbestimmt und erfordert eine Verformungsanalyse.
Die Welle PQ erfährt eine Torsionskraft, wenn auf beiden Seiten gleiche und entgegengesetzte Drehmomente wirken. Um dies zu verstehen, wird ein Abschn…
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