Torsion in Square and Rectangular Bars

Torsion in square and rectangular bars shows how shape changes the way a material twists. Circular shafts keep their cross-sections nearly unchanged because they are axis-symmetric. That symmetry helps the stress spread evenly, so the shaft can resist torsion without distorting.

Square bars behav...

在扭转载荷作用下，由于圆形轴的截面具有轴对称性，其横截面保持平面且不发生畸变。

然而，由于方柱缺乏轴对称性，当其受到扭转时，横截面上除对角线以及连接横截面各边中点的直线以外，任何其他直线均会发生畸变。

考虑一个方形截面杆件在扭转时，其横截面角落处的一个微小立方体单元。该单元垂直于各坐标轴的表面均属于杆件的自由表面，因此这些表面上以及横截面角落处的所有应力均为零。

因此，此处不能假设剪切应力随距轴线距离呈线性变化。

最大剪切应力出现在杆件较宽面的中心线上，可用其较宽面和较窄面的宽度来表示。同样，扭转角也由这两个宽度来定义。

此处，系数 c1 和 c2 仅取决于两个面的尺寸比例。