在《材料力学》中,刘鸿文老师用了较大篇幅介绍梁自由扭转时最大切应力与扭转角(扭转刚度)的求取。
总结公式如下:最大切应力τ=T/Wt;扭转刚度φ=T/GIt。对于抗扭惯性矩I与抗扭截面系数W的计算分为以下几类:
1,圆轴与圆管
圆轴与圆管截面抗扭惯性矩就是截面极惯性矩。
实心圆轴极惯性矩It=πD^4/32;抗扭截面系数Wt=πD³/16。
空心圆轴极惯性矩It=π(D^4-d^4)/32;抗扭截面系数Wt=π(D^4-d^4)/(16D);或者直接查询《机械设计手册》——型材——结构用冷弯型材(GB/T 6728—2002)。
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2,矩管与方管
直接查询《机械设计手册》——型材——结构用冷弯型材(GB/T 6728—2002)。
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3,实心矩形梁
b为长边尺寸,a为短边尺寸,则抗扭惯性矩It=βba³;抗扭截面系数Wt=αba²。
实心矩形梁
4,开口薄壁梁,如工字钢、H形钢、T形钢、槽钢、角钢
开口薄壁梁使用展开方法累加。抗扭惯性矩It=1/3∑Siti³=1/3(S1t1³ S2t2³ S3t3³ ......);抗扭截面系数Wt=It/tmax ,Si为第i条边的长度,ti为第i条边的厚度,tmax为最大厚度