Потенциальная энергия при кручении
Для определения характеристик прочности и изучения характера разрушения проводят испытания на кручение образцов из различных материалов.
Для пластичных материалов диаграмма кручения подобна диаграмме растяжения (рис. 8.21).
Работа, затрачиваемая на кручение в пределах упругих деформаций, равна количеству потенциальной энергии, накопленной в брусе, и вычисляется как площадь треугольника на диаграмме кручения (рис. 8.21).
Рис.8.21
.
С учетом (8.41) имеем:
.
(8.45)
т.е. потенциальная энергия численно равна площади треугольника на (рис. 8.21).
Анализ напряженного состояния и разрушения при кручении
При кручении
касательные напряжения
возникают как в поперечных, так и в
продольных сечениях, а элемент бруса
испытывает чистый
сдвиг
(рис.8.29). При чистом сдвиге по площадкам,
наклоненным под 45º к оси бруса, действуют
растягивающие и сжимающие нормальные
напряжения
(рис. 8.22).
Поэтому характер
разрушения вала будет зависеть от
способности материала сопротивляться
действию
и
.
Рис.8.22
Трещины разрушения деревянного вала ориентированы вдоль образующей, т.к. древесина плохо сопротивляется вдоль волокон (рис.8.22 а).
Если материал плохо сопротивляется растяжению (например, чугун), то трещины разрушения пойдут по винтовым линиям, касательные к которым образуют угол 45º с осью бруса (рис. 8.22 б).
Стальные валы разрушаются по поперечному сечению от касательных напряжений (рис. 8.22 в).