krachtoverbrengingssystemen — bijvoorbeeld op motoren en versnellingsbakken — worden onderworpen aan koppelbelastingen die leiden tot torsie of verdraaiing van de as. Net als bij constructies onder spanning of compressie zijn twee belangrijke mechanische eigenschappen van assen onder koppelbelasting afschuifspanning en afschuifspanning.
spanning is de weerstand van een materiaal tegen een uitgeoefende kracht, en spanning is de vervorming die het gevolg is van stress., Afschuifspanning en afschuifspanning (die torsiebelastingen veroorzaken) treden op wanneer een kracht parallel of raakvlak aan een gebied wordt uitgeoefend. Normale spanning en normale spanning (die worden veroorzaakt door spanning en compressie) optreden wanneer een kracht wordt uitgeoefend normaal (loodrecht) op een gebied.
De torsie of verdraaiing die wordt veroorzaakt wanneer het koppel op een as wordt uitgeoefend, veroorzaakt een verdeling van de spanning over het oppervlak van de dwarsdoorsnede van de as., (Merk op dat dit verschilt van trek-en drukbelastingen, die een uniforme spanning over de dwarsdoorsnede van het object produceren.)
koppel vs.Moment:
koppel is kracht die wordt uitgeoefend op een afstand die een verandering in het impulsmoment veroorzaakt., Een moment is ook een kracht die op afstand wordt uitgeoefend, maar het veroorzaakt geen verandering in het impulsmoment. Met andere woorden, koppel zorgt ervoor dat een lichaam om een as draait, terwijl een momentbelasting geen rotatie veroorzaakt.
afschuifspanning hangt af van het toegepaste koppel, de afstand langs de straal van de as en het polaire Traagheidsmoment. (Merk op dat het polaire Traagheidsmoment een functie is van de meetkunde en niet afhankelijk is van het asmateriaal.,)
τ = schuifspanning (N/m2, Pa)
T = toegepaste koppel (Nm)
r = afstand langs de straal van de as (m)
J = polair traagheidsmoment (m4)
Wanneer de schuifspanning wordt gemeten aan de buitenste rand van de schacht, de letter “c” wordt soms gebruikt in plaats van “r” om aan te geven dat de straal is op zijn maximum.,
het polair Traagheidsmoment (ook bekend als het tweede polair Traagheidsmoment) voor een vaste cilinder wordt gegeven als:
de hoeveelheid schuifspanning wordt bepaald door de draaihoek, de afstand langs de straal van de as en de lengte van de as. De vergelijking voor schuifspanning is geldig in zowel het elastische als het kunststofbereik van het materiaal. Het is belangrijk op te merken dat afschuifspanning en schachtlengte omgekeerd evenredig zijn: hoe langer de schacht, hoe lager de afschuifspanning.,
γ = shear stam (radialen).
r = afstand langs de straal van de as (m)
θ = hoek van twist (radialen)
L = lengte van de as (m)
Vergelijkbaar met de elasticiteitsmodulus (E) voor een lichaam onder spanning, een schacht in de torsie heeft een eigenschap die bekend staat als de shear modulus (ook wel aangeduid als de modulus van elasticiteit in shear, of de e-modulus van stijfheid). De schuifmodulus (G) is de verhouding tussen schuifspanning en schuifspanning., Net als de elasticiteitsmodulus wordt de schuifmodulus beheerst door Hooke ‘ s wet: de relatie tussen schuifspanning en schuifspanning is proportioneel tot aan de proportionele limiet van het materiaal.
OR
G = shear modulus (Pa)
merk op dat het proces van yielding voor een as in torsie is niet zo eenvoudig als het proces van toegeven aan een structuur in spanning. Dit komt omdat lichamen die worden blootgesteld aan spanning ervaren een constante spanning over hun hele dwarsdoorsnede., Daarom, opbrengst gebeurt gelijktijdig over het hele lichaam.
zoals hierboven beschreven, varieert de afschuifspanning voor een as in torsie van nul in het midden van de as tot een maximum aan het oppervlak van de as. Wanneer het oppervlak de elastische limiet bereikt en begint op te leveren, zal het interieur nog steeds elastisch gedrag vertonen voor een extra hoeveelheid koppel. Op een gegeven moment zorgt het toegepaste koppel ervoor dat de as zijn plastic gebied binnendringt, waar de spanning toeneemt terwijl het koppel constant is., Alleen wanneer het koppel volledig plastic gedrag veroorzaakt, levert de gehele dwarsdoorsnede op.
beeldpunt: R + W America