19.2
Eine einzigartige Eigenschaft von Kreiswellen ist, dass unter Torsion jeder Querschnitt flach und unverzerrt bleibt und sich wie eine feste starre Platte dreht.
Um die Verteilung der Schubspannung zu bestimmen, betrachten wir einen zylindrischen Querschnitt innerhalb einer kreisförmigen Welle der Länge L und des Radius R, der an einem Ende befestigt ist. Der Radius des zylindrischen Querschnitts ist r.
Betrachten Sie nun das kleine quadratische Element, das aus zwei benachbarten Kreisen und geraden Linien auf der Oberfläche des zylindrischen Abschnitts besteht, bevor eine Last aufgebracht wird.
Wenn die Torsionskraft auf die Welle aufgebracht wird, verformt sich das quadratische Element zu einer Raute. Da die beiden Seiten der Raute fest sind, ist die Schubdehnung gleich dem Winkel zwischen den Linien AB und A'B.
Mit Hilfe einer kleinen Winkelnäherung und einer geeigneten Geometrie kann gezeigt werden, dass die Schubdehnung an einem gegebenen Punkt einer Welle in Torsion proportional zum Verdrehwinkel und dem Abstand r von der Achse der Welle ist. Sie ist an der Oberfläche der Welle maximal.
Eines der charakteristischen Merkmale kreisförmiger Wellen ist ihre Fähigkeit, ihre Querschnittsintegrität unter Torsion beizubehalten. Mit anderen Wo…
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