19.11 : Skręcanie prętów niekołowych

Wały okrągłe poddane naprężeniom skrętnym zachowują integralność przekroju poprzecznego ze względu na ich osiowo-symetryczny charakter. Ta symetria zapewnia równomierny rozkład naprężeń, dzięki czemu wał wytrzymuje skręcanie bez odkształceń. Natomiast pręty kwadratowe, którym brakuje symetrii osiowej, poddawane skręcaniu ulegają znacznym zniekształceniom w przekroju poprzecznym, z wyjątkiem wzdłuż ich przekątnych i linii łączących punkty środkowe. Szczegółowe badanie elementu sześciennego znajdującego się w narożniku przekroju kwadratowego pręta pokazuje, że jego zewnętrzne boki, które stanowią część zewnętrzną pręta, są wolne od naprężeń. Wskazuje to, że naprężenia na tych powierzchniach oraz w narożach przekroju są zerowe, co prowadzi do wniosku, że naprężenia ścinające nie rozkładają się liniowo wraz z odległością od osi w takich prętach.

Można to uogólnić na pręty o przekrojach prostokątnych. W tym przypadku naprężenie ścinające osiąga swój szczyt wzdłuż linii środkowej szerszego lica pręta. To maksymalne naprężenie, wraz z kątem skręcenia, zależy od wymiarów pręta, w szczególności od szerokości jego szerszych i węższych powierzchni. Do wyznaczenia tych parametrów służą określone współczynniki, zwane c_1 i c_2, które obliczane są na podstawie stosunku wymiarów lica pręta.

Obliczenia te podkreślają związek między właściwościami geometrycznymi pręta a jego reakcją na obciążenie skręcające, podkreślając znaczenie uwzględnienia kształtu i wymiarów materiałów przy ocenie ich zachowania pod wpływem skręcania.