扭转的定义:杆件两端各受到一对大小相等、转向相反且作用面垂直于杆的轴线的外力偶作用。
一、圆截面杆的扭转
1.等圆截面直杆扭转几何分析
纯扭的条件:(1)等圆截面直杆;(2)截面上为常扭矩;(3)小扭转角。
依据实验观察,可以合理假设圆轴在纯扭状态下横截面均保持平面且无变形,仅有绕轴心的相对旋转。横截面在径向、纵向、周向长度均无变化。即:正应变均为0;仅在横截面周向与轴向存在非零切应变。
扭转角的定义:截面相对于端面的扭转,也就是截面上径向线的偏转。如上图(c)中的φ角。
取圆截面杆的一微元段,如图:
圆轴边界处的切应变: