5.3. НАПРЯЖЕНИЯ В РАЗЛИЧНО ОРИЕНТИРОВАННЫХ СЕЧЕНИЯХ И ХАРАКТЕР РАЗРУШЕНИЯ ПРИ КРУЧЕНИИ БРУСА КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ

Полученное выше теоретическое решение задачи кручения бруса круглого сечения находит подтверждение в результатах многочисленных опытов. Одновременно эти опыты указывают на различный характер разрушения брусьев из пластичных и хрупких материалов при кручении.

Касательные напряжения в точках любого радиуса поперечного сечения, как известно, перпендикулярны радиусу и изменяются вдоль него по линейному закону. Согласно свойству парности такие же по величине касательные напряжения имеют место и в продольных сечениях (рис. 5.6).

Продольные волокна при кручении бруса испытывают чистый сдвиг. Следовательно (см. разд. 3.2), в каждой паре ортогональных площадок, наклоненных к оси бруса под углом 45°, будут действовать нормальные напряжения, равные по величине касательному напряжению в поперечном сечении. При этом одно из них будет растягивающим, а другое — сжимающим (рис. 5.7). Во всех остальных наклонных площадках возникают одновременно касательные и нормальные напряжения. Однако наибольшие а действуют на площадках, проведенных под углом 45°, а наибольшие — в поперечных сечениях.

Площадки действия наибольших растягивающих о располагаются на винтовой поверхности. Именно по этой поверхности и разрушаются при кручении образцы их хрупкого материала (рис. 5.9), так как хрупкие материалы слабее сопротивляются отрыву частиц, чем их сдвигу.

Пластичные материалы, наоборот, обладают меньшим сопротивлением сдвигу, чем отрыву. Поэтому образцы из таких материалов разрушаются при кручении по плоскости поперечного сечения, где действуют наибольшие касательные напряжения (рис. 5.8).

Рис. 5.6

Рис. 5.7

Рис. 5.8.

Рис. 5,9

Древесина имеет низкое сопротивление складыванию вдоль волокон. Поэтому разрушение деревянного образца при кручении начинается с образования на его поверхности продольных трещин.