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Torsion

Torque and Shear in a Twisted Shaft

Description

A shaft under torque develops internal shear forces as it twists. In this setup, equal and opposite torques act on the shaft PQ. To study the effect, a section is cut perpendicular to the shaft axis at an arbitrary point R.

The free-body diagram of the QR segment shows the shearing forces applied...

Transcript

シャフトPQは、両側で等しく反対のトルクを受けるとねじれます。

シャフトの軸に垂直なセクションを任意の点Rで考える。部分QRのフリーボディ図は、シャフトがねじれるときに部分PRがQRに及ぼすせん断力を示しています。

平衡方程式を部分QRに適用すると、セクション内のせん断力が内部トルクに関連していることを示すことができます。ここで、r はシャフトの軸からせん断力までの垂直距離を表します。

次に、せん断力をせん断応力と面積要素の積として表すことができるシャフトの小さな面積要素について考えます。

この関係を代入することにより、トルクの表現はせん断応力の観点から得られます。

この関係は、シャフトの任意の断面のせん断応力によっ...