材料力学课件-3扭 转

材料力学课件ppt-3扭转CATALOGUE目录扭转的基本概念扭转的力学分析扭转的应力分析扭转的变形分析扭转的强度分析扭转的基本概念01物体在扭矩作用下发生的旋转运动。定义扭矩是矢量，具有方向性，与物体旋转方向相反；扭矩的大小与截面尺寸、材料属性有关。特点定义与特点可分为小扭转、中等扭转和大扭转。按扭矩大小按材料性质按结构形式可分为弹性扭转和塑性扭转。可分为实心圆轴扭转和空心圆轴扭转。030201扭转的分类如减速器、发动机曲轴等旋转机械部件的强度和刚度分析。机械制造如桥梁、高层建筑的抗风、抗震分析。土木工程如飞机起落架、火箭发动机的稳定性分析。航空航天扭转的应用扭转的力学分析02

扭矩的计算扭矩是力和力臂的乘积，其大小等于作用在物体上的力与力臂的乘积。在材料力学中，扭矩通常用符号T表示。扭矩的计算公式为：T=F×d，其中F表示作用在物体上的力，d表示力臂，即力的作用点到转动轴的距离。在计算扭矩时，需要注意力的方向和力臂的方向，以确保扭矩的正负号正确。截面几何特性如截面尺寸、形状和材料等都会影响扭矩的大小和分布。例如，截面尺寸越大，抗扭能力越强；截面形状越对称，抗扭能力也越强。在材料力学中，通常通过计算截面的极惯性矩和惯性矩来评估截面的抗扭能力。截面的极惯性矩越大，抗扭能力越强；截面的惯性矩越大，抗扭刚度越小。扭矩与截面几何的关系截面材料的弹性模量、泊松比和剪切模量等都会影响其抗扭能力。弹性模量越大，抗扭能力越强；泊松比越小，抗扭能力也越强。剪切模量则与截面的剪切强度有关，剪切模量越大，抗剪切能力越强。在材料力学中，通常通过计算材料的剪切模量和剪切强度来评估材料的抗扭能力。剪切模量越大，抗剪切能力越强；剪切强度越大，抗剪切能力也越强。扭矩与截面材料的关系温度的变化会对材料的力学性能产生影响，从而影响扭矩的大小和分布。例如，温度升高会导致材料软化，降低其抗扭能力；温度降低则可能导致材料脆化，增加其抗扭能力。在实际工程中，需要考虑温度变化对材料力学性能的影响，特别是在高温或低温环境下工作的机械和结构。可以通过选用耐温性能较好的材料或采取适当的保温措施来减小温度对扭矩的影响。扭矩与截面温度的关系扭转的应力分析03切应力的大小等于截面上的扭矩除以截面的极惯性矩。切应力计算公式切应力在截面上呈线性分布，最大值位于截面边缘，最小值位于截面中心。切应力分布切应力方向与截面边缘垂直，与扭矩方向相反。切应力方向切应力的计算截面尺寸截面尺寸的改变会影响截面的极惯性矩，从而影响切应力的大小。截面形状不同截面形状的物体在承受扭矩时，其切应力分布和大小不同。截面转动惯量截面的转动惯量会影响扭矩的大小，从而影响切应力。切应力与截面几何的关系材料的弹性模量会影响切应力的分布和大小。材料弹性模量泊松比会影响截面的极惯性矩和转动惯量，从而影响切应力。材料泊松比材料的抗剪强度限制了切应力的最大值，超过抗剪强度会导致材料破坏。材料抗剪强度切应力与截面材料的关系热膨胀效应温度升高会导致材料膨胀，改变截面的尺寸和形状，进而影响切应力。温度梯度温度梯度会导致材料内部的热应力，从而影响切应力的分布和大小。温度影响材料性能温度变化会影响材料的弹性模量、泊松比和抗剪强度等性能参数，从而影响切应力。切应力与截面温度的关系扭转的变形分析0403扭转变形量计算扭转变形量可以用角位移或扭转角来表示，可以通过测量工具进行测量。01扭矩计算扭矩等于力与力臂的乘积，用于描述扭转变形的程度。02扭矩与角位移关系扭矩与角位移之间存在线性关系，即扭矩越大，角位移越大。扭转变形的计算截面形状的影响不同截面形状的杆件在相同扭矩作用下，扭转变形程度不同。截面尺寸的影响增大截面尺寸可以增加杆件的抗扭刚度，减小扭转变形。截面惯性矩计算惯性矩是衡量截面抗扭刚度的指标，可以通过计算得到。扭转变形与截面几何的关系弹性模量越大，材料抵抗扭转变形的能力越强。材料弹性模量的影响切变模量反映材料抵抗切应力作用的能力，切变模量越大，材料抗扭能力越强。材料切变模量的影响泊松比反映材料横向变形与纵向变形之间的关系，对扭转变形有一定影响。材料泊松比的影响扭转变形与截面材料的关系温度对截面几何的影响温度变化可能导致截面几何形状发生变化，如热胀冷缩，从而影响扭转变形。温度对扭转变形的影响在高温或低温环境下，材料的抗扭性能可能发生变化，导致扭转变形量发生变化。温度对材料性能的影响温度变化会导致材料性能发生变化，如弹性模量和切变模量等，从而影响扭转变形。扭转变形与截面温度的关系扭转的强度分析05最大扭矩分析杆件在扭转过程中，各截面上的应力分布情况，确定最大应力位置。应力分布安全系数为确保杆件安全工作，需要计算安全系数，即实际承受的扭矩与许用扭矩之比。根据材料力学原理，计算出在给定外力矩下，杆件所能承受的最大扭矩。强度条件的计算123截面尺寸的大小直接影响杆件的抗扭能力，截面尺寸越大，抗扭能力越强。截面尺寸合理的截面形状可以优化应力分布，提高杆件的抗扭性能。截面形状壁厚的增加可以提高截面的惯性矩，从而提高杆件的抗扭刚度。壁厚强度条件与截面几何的关系材料弹性模量01弹性模量是材料抵抗弹性变形能力的度量，弹性模量越大，抗扭能力越强。材料泊松比02泊松比反映材料在受力时横向变形程度，合理的泊松比可以提高杆件抗扭性能。材料抗剪强度03材料的抗剪强度直接影响杆件在剪切力作用下的性能，抗剪强度越高，抗扭能力越强。强度条件与截面材料的关系温度影响材料性能温度变化会影响材料的弹性模量、泊松比和抗剪强度等参数，从而影响杆件的抗扭性能