ความเค้นเฉือนและมุมบิด
เลือกหน้าตัด — วงกลมตัน วงกลมกลวง หรือสี่เหลี่ยมผืนผ้า — แล้วป้อนแรงบิดที่กระทำ ความยาวชิ้นส่วน และมอดุลัสเฉือน G (ประมาณ 79,300 MPa สำหรับเหล็กและ 26,000 MPa สำหรับอะลูมิเนียม 6061 ในฐานข้อมูลวัสดุ)
สำหรับเพลาตัน โมเมนต์ขั้วคือ J = πd⁴/32 และความเค้นเฉือนสูงสุดคือ τ = 16T/(πd³); เพลากลวงใช้ J = π(D⁴ − d⁴)/32 โดยประเมินความเค้นที่รัศมีนอก เนื่องจากความเค้นลดลงตามกำลังสามของเส้นผ่านศูนย์กลาง การเพิ่มขนาดเพียงเล็กน้อยจึงให้การลดความเค้นที่มาก
แท่งสี่เหลี่ยมผืนผ้าไม่มีโมเมนต์ขั้วแบบง่าย: เครื่องมือสอดแทรกค่าสัมประสิทธิ์ α และ β จากตารางอัตราส่วนด้านแบบคลาสสิก (α = 0.208, β = 0.141 สำหรับสี่เหลี่ยมจัตุรัส ทั้งคู่เข้าใกล้ 0.333 สำหรับแถบบาง) และใช้ τ = T/(α·b·t²) และ θ = TL/(β·b·t³·G) มุมบิดรายงานทั้งในเรเดียนและองศา
ความเค้นเฉือนแปรเชิงเส้นกับรัศมี ดังนั้นวัสดุใกล้ศูนย์กลางแทบไม่รับอะไรเลยแต่เพิ่มน้ำหนัก ท่อเก็บวัสดุไว้ที่ด้านนอกที่มันทำงานหนักที่สุด: การควักแกนกลางที่ครึ่งหนึ่งของเส้นผ่านศูนย์กลางนอกขจัดเพียง 1/16 ของ J (ซึ่งขึ้นกับ D⁴ − d⁴) ขณะประหยัดน้ำหนักหนึ่งในสี่
θ = TL/(GJ) ในเรเดียนคือระยะที่ปลายหนึ่งหมุนเทียบกับอีกปลาย แสดงเป็นองศาด้วย มันเพิ่มเชิงเส้นกับความยาวและแรงบิด และผกผันกับความแข็งเกร็ง GJ — มีประโยชน์สำหรับเพลาขับและชิ้นส่วนเครื่องจักรที่การจัดแนวสำคัญพอๆ กับกำลัง
สูตรเพลากลมใช้ไม่ได้ เครื่องคำนวณสอดแทรกค่าสัมประสิทธิ์ α และ β จากอัตราส่วนด้าน b/t — 0.208 และ 0.141 สำหรับสี่เหลี่ยมจัตุรัส เพิ่มขึ้นสู่ 0.333 เมื่อแท่งแบนเป็นแถบ — แล้วใช้ τ = T/(α·b·t²) ความเค้นสูงสุดเกิดที่จุดกึ่งกลางของด้านยาว ไม่ใช่ที่มุม
ใช้ G ไม่ใช่มอดุลัสของยัง จากฐานข้อมูลวัสดุในตัว: เหล็ก 79,300 MPa, สเตนเลส 304 77,000 MPa, อะลูมิเนียม 6061 26,000 MPa, ไทเทเนียม Gr5 44,000 MPa และดักลาสเฟอร์ประมาณ 810 MPa การป้อน E โดยผิดพลาดจะประเมินการบิดของเพลาเหล็กต่ำไปประมาณ 2.5 เท่า