19.3
Stellen Sie sich einen Fall vor, in dem das auf die kreisförmige Welle ausgeübte Drehmoment innerhalb der Grenze des Hookeschen Gesetzes liegt, sodass es zu keiner bleibenden Verformung kommt.
Erinnern Sie sich nun an den Ausdruck für die Scherdehnung. Multipliziert man ihn mit dem Steifigkeitsmodul und verwendet man das Hookesche Gesetz für Schubspannung und Dehnung, so kann ein Ausdruck für die Schubspannung in einer Welle bestimmt werden.
Es sei daran erinnert, dass die Summe der Momente der Elementarkräfte, die auf einen beliebigen Querschnitt der Welle ausgeübt werden, gleich der Größe des auf die Welle ausgeübten Drehmoments sein muss.
Das Ersetzen der Schubspannung und das Neuanordnen der Terme ergibt einen Ausdruck mit einem integralen Term, der das polare Trägheitsmoment des Querschnitts in Bezug auf seinen Mittelpunkt darstellt.
Weitere Umlagerungen und Substitutionen für maximale Schubspannung ergeben die elastische Torsionsformel für die Schubspannung in einer starren, gleichmäßigen Kreiswelle.
Bei einer Hohlwelle mit r1 und r2 als Innen- und Außenradien wird das polare Trägheitsmoment jedoch als Differenz in der vierten Potenz zweier Radien ausgedrückt.
Stellen Sie sich ein Szenario vor, in dem eine kreisförmige Welle einem Drehmoment ausgesetzt ist, das innerhalb der Grenzen des Hookeschen Gesetzes b…
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