Напряжения в различно ориентированных сечениях и характер разрушения при кручении бруса круглого сечения

При кручении бруса прямоугольный элемент, выделенный продольными и поперечными сечениями у поверхности бруса круглого сечения (рис 3.42а), находится в условиях чистого сдвига (рис. 3.42б).

Рисунок 3.42

Если развернуть прямоугольный элемент на 45˚, на гранях элемента возникнут только нормальные напряжения, которые по абсолютной величине равны касательному напряжению, причем элемент в одном направлении подвергнут растяжению в другом сжатию (рис. 3.42в).

При кручении круглого бруса напряжения распределены вдоль радиуса поперечного сечения по линейному закону. В силу парности касательных напряжений, такое же распределение касательных напряжений действует в продольных сечениях (рис. 3.43).

Рисунок 3.43

Проанализированное напряженное состояние круглого бруса определяет характер разрушения при его кручении. При кручении бруса из пластичного материала пластическое течение начинается на поверхности, где действуют максимальные касательные напряжения. Для бруса из материала, который в продольном направлении слабее, чем в поперечном, например, в случае деревянного бруса с волокнами параллельными оси, трещины появляются на поверхности в продольном направлении и они вызваны касательными напряжениями, действующими в продольных сечениях (рис. 3.44а).

Рисунок 3.44

Для бруса из материала, который слабее при растяжении, чем при сдвиге, например, в случае круглого чугунного стержня, трещина возникает по винтовой линии, наклонной под углом 45˚ к оси стержня, что обусловлено действием максимальных растягивающих напряжений (рис. 3.44б).