抗扭截面模量公式
抗扭截面模量(又称抗扭截面系数),是一个用于描述截面抗扭能力的物理量,通常用符号 W t W_t Wt表示。抗扭截面模量主要用于圆轴、矩形截面等不同形状截面的抗扭强度计算。在扭转过程中,抗扭截面模量越大,截面抵抗扭矩的能力越强。
不同截面形状的抗扭截面模量计算公式如下:
1. 圆形截面
对于圆形截面(半径为
R
R
R),抗扭截面模量
W
t
W_t
Wt表达式为:
W
t
=
π
R
3
2
W_t=\frac{\pi R^3}{2}
Wt=2πR3
或以直径
d
d
d表示为:
W
t
=
π
d
3
16
W_t=\frac{\pi d^3}{16}
Wt=16πd3
2. 空心圆形截面
对于空心圆形截面(外半径为
R
o
R_o
Ro,内半径为
R
i
R_i
Ri),抗扭截面模量
W
t
W_t
Wt表达式为:
W
t
=
π
(
R
o
4
−
R
i
4
)
2
R
o
W_t=\frac{\pi (R_o^4-R_i^4)}{2 R_o}
Wt=2Roπ(Ro4−Ri4)
或以外径
D
D
D和内径
d
d
d表示为:
W
t
=
π
(
D
4
−
d
4
)
16
D
W_t=\frac{\pi (D^4-d^4)}{16 D}
Wt=16Dπ(D4−d4)
3. 矩形截面
对于矩形截面(宽度为
b
b
b,高度为
h
h
h),抗扭截面模量
W
t
W_t
Wt表达式为:
W
t
=
b
h
2
6
W_t=\frac{b h^2}{6}
Wt=6bh2
需要注意的是,矩形截面的抗扭能力远小于圆形截面,因此在实际工程中,通常使用圆截面来承受较大的扭矩。
抗扭截面模量与材料的抗扭强度(如最大允许剪应力)结合,可以计算出截面在扭转作用下的最大允许扭矩。