1- آنچه در این آموزش خواهیم خواند…
این آموزش بخش سوم از فصل سوم کتاب مقاومت مصالح بیر جانسون با عنوان پیچش می‌باشد. در آموزش؛ پیچش: طراحی محور انتقال نیرو، تمرکز تنش در محور گرد؛ درباره طراحی محورهای انتقال نیرو و تمرکز تنش در محورهای گرد بحث خواهیم داشت. در بخش گذشته به بررسی زاویه پیچش در محدوده‌ی الاستیک و پیچش در محورهای نامعین استاتیکی پرداختیم.
2- طراحی محورهای انتقال نیرو
مشخصات اصلی لازم در طراحی محورهای انتقال نیرو شامل توانی که باید انتقال داد و سرعت چرخش محور می‌باشد. گشتاور پیچشی وارد بر محور براساس دینامیک تعیین می‌شود.
در روابط بالا:
P: توان (واتW)
T: گشتاور پیچشی (N.m)
ω: سرعت زاویه‌ای
f: فرکانس (هرتزHz)
بنابراین حداقل مقدار مجاز j/c حصل می‌شود. مشخصاً وظیفه طراح انتخاب جنس و اندازه‌ی مقطع محور به گونه‌ای است که در زمان انتقال توان مورد نیاز با سرعت مشخص شده از تنش برشی مجاز حداکثر ماده‌ی مورد استفاده در ساخت محور تجاوز نشود.
3- تمرکز تنش در محورهای گرد
در جلسات قبل رابطه زیر را برای محور گرد با مقطع یکنواخت به دست آوردیم. همچنین فرض کردیم که محور از دو انتها توسط صفحات صلب انتهایی بارگذاری می‌شود.
اما در عمل اینگونه نیست و توزیع تنش‌ها در محل و نزدیکی مقطع اعمال گشتاور پیچشی با مقدار به دست آمده از رابطه متفاوت هست. بنابراین در این محل‌ها تمرکز تنش داریم. برای محاسبه این تنش‌های موضعی از روش‌های تجربی یا نظریه های ریاضی استفاده می‌شود.
همان طور که قبلاً گفتیم از رابطه‌ی پیچش می‌توان برای محوری با سطح مقطع دایره‌ای متغیر نیز استفاده کرد. اما در مورد محوری که قطر مقطع آن به طور ناگهانی تغییر می‌کند در نزدیکی ناپیوستگی تمرکز تنش روی می‌دهد و بزرگترین تنش‌ها در نقطه‌ی A مانند تصویر ایجاد می‌شوند. این تنش‌ها را می‌توان با استفاده از ماهیچه کاهش داد.
حداکثر مقدار تنش برشی در محل ماهیچه با رابطه زیر محاسبه می‌شود:
در رابطه بالا Tc/j تنش محاسبه شده‌ی محور کم قطرتر و K ضریب تمرکز تنش است. ضریب تمرکز تنش به نسبت دو قطر (D/d) و نسبت شعاع ماهیچه به قطر محور کوچکتر (r/d) بستگی دارد.
*این روش تا زمانی معتبر است که مقدار تنش ماکسیمم محاسبه شده با این رابطه از حد تناسب ماده تجاور نکند. زیرا K با فرض خطی بودن رابطه بین تنش و کرنش برشی حساب شده است.
