円形シャフトの変形

円形シャフトのユニークな特性は、ねじれの下で、すべての断面が平面で歪みなく、固体の剛性スラブとして回転することです。

せん断応力の分布を決定するには、長さ L と半径 R の円形シャフトの内側に円筒セクションがあり、一端に固定されているとします。円筒断面の半径はrです。

ここで、荷重が加えられる前に、円筒断面の表面に隣接する2つの円と直線によって形成された小さな正方形の要素について考えてみます。

ねじり荷重がシャフトに加えられると、正方形の要素がひし形に変形します。菱形の両側は固定されているため、せん断ひずみは線ABとA'Bの間の角度に等しくなります。

小さな角度近似と適切な形状を使用すると、ねじれのシャフトの任意の点でのせん断ひずみが、ねじれの角度とシャフトの軸からの距離rに比例することを示すことができます。シャフトの表面で最大になります。