せん断応力とねじれ角を計算。
断面(中実円形、中空円形、矩形)を選択し、作用トルク、部材長さ、せん断弾性係数G(材料データベースで鋼材約79,300 MPa、6061アルミ26,000 MPa)を入力します。
中実軸では極慣性モーメント J = πd⁴/32、最大せん断応力 τ = 16T/(πd³) を使用します。中空軸では J = π(D⁴ − d⁴)/32 で外径で応力を評価します。直径の立方に反比例するため、サイズをわずかに大きくするだけで応力を大幅に低減できます。
矩形棒には単純な極慣性モーメントがないため、ツールはアスペクト比テーブルから係数αとβを補間します(正方形でα=0.208、β=0.141、薄いストリップでは両方0.333に近づく)。ねじれ角はラジアンと度の両方で表示されます。
せん断応力は半径に比例して線形に変化するため、中心付近の材料はほとんど荷重を負担しません。管は最も効果的な外側に材料を保持します。外径の半分のコアを切り取ると、J(D⁴−d⁴)の1/16を失うだけで重量の1/4を節約できます。
θ = TL/(GJ) はラジアンで一端が他端に対してどれだけ回転するかです(度でも表示)。長さとトルクに比例し、剛性GJに反比例します。強度と同様に整列が重要なドライブシャフトや機械要素に有用です。
円形軸の公式は適用できません。計算機はアスペクト比b/tから係数αとβを補間します(正方形で0.208と0.141、棒が薄くなるにつれ0.333に近づく)。最大応力は角ではなく長辺の中点に発生します。
ヤング率ではなくGを使用してください。組み込み材料データベースより:鋼材79,300 MPa、ステンレス304は77,000 MPa、6061アルミ26,000 MPa、チタンGr5は44,000 MPa、ダグラスファー約810 MPa。Eを誤って入力すると鋼材軸のねじれ角を約2.5倍過小評価します。