Напряженное состояние и виды разрушения при кручении

Исследуем напряженное состояние при кручении (рис.5.6).

По закону парности касательных напряжений в диаметральных сечениях вала возникают такие же касательные напряжения, как и в поперечном сечении. При этом все остальные напряжения равны нулю, то есть при кручении возникает частный случай плоского напряженного состояния – чистый сдвиг.

Как было показано ранее, главные нормальные напряжения , и при чистом сдвиге противоположны по знаку, одинаковы по величине и в наиболее опасных точках (на поверхности) равны : , .

Кроме того, известно, что главные напряжения при чистом сдвиге действуют по линии (для цилиндрического образца – по винтовой линии), наклоненной к оси вала под углом 45°.

Именно по этой линии, как показывают эксперименты, разрушаются хрупкие материалы (например, чугун), которые плохо сопротивляются растягивающим напряжениям. Материалы, плохо сопротивляющиеся действию касательных напряжений, разрушаются в плоскостях действия наибольших касательных напряжений: например, в случае кручения деревянных валов с продольным расположением волокон трещины разрушения ориенти­рованы вдоль образующей, а стальные валы в пластическом состоянии на практике часто разрушаются по поперечному сечению, перпендикулярному к оси вала.