비원형 부재의 비틀림

비틀림 응력을 받는 원형 줄기는 축대칭 특성으로 인해 단면적 무결성을 유지합니다. 이러한 대칭은 응력의 균일한 분포를 보장하여 줄기가 비틀림 없이 비틀림을 견딜 수 있게 해줍니다. 대조적으로, 이러한 축 대칭이 결여된 정사각형 막대는 비틀림을 받을 때 대각선과 중간점을 연결하는 선을 제외하고 단면에 걸쳐 상당한 왜곡을 경험합니다. 정사각형 막대 단면의 모서리에 있는 입방체 요소를 자세히 조사해 보면 막대 외부의 일부인 바깥쪽을 향한 측면에 응력이 없음을 알 수 있습니다. 이는 이러한 표면과 단면 모서리의 응력이 없음을 나타내며, 전단 응력이 이러한 막대의 축으로부터의 거리에 따라 선형적으로 분포되지 않는다는 결론으로 ​​이어집니다.

이는 직사각형 단면을 가진 막대로 일반화될 수 있습니다. 이 경우 전단 응력은 바의 더 넓은 면의 중심선을 따라 최고조에 이릅니다. 비틀림 각도와 함께 이 최대 응력은 바의 치수, 특히 더 넓은 면과 더 좁은 면의 너비에 따라 달라집니다. 이러한 매개변수를 결정하는 데에는 막대의 면 치수 비율을 기준으로 계산되는 c_1 및 c_2라는 특정 계수가 포함됩니다.

이 계산은 막대의 기하학적 특성과 비틀림 하중에 대한 반응 사이의 관계를 강조하며, 비틀림 시 재료의 거동을 평가할 때 재료의 모양과 치수를 고려하는 것의 중요성을 강조합니다.