19.12 : Cienkościenne wały drążone

Analizując cienkościenny wał drążony poddany obciążeniu skręcającemu, do badań wyizolowano odcinek o szerokości dx. Pomimo stanu równowagi segment ten podlega na końcach siłom skręcającym i ścinającym. Siły te są ilościowo opisywane przez iloczyn podłużnego naprężenia ścinającego na mniejszej powierzchni segmentu i pola tej powierzchni, co prowadzi do koncepcji przepływu ścinającego. Ten przepływ ścinający jest spójny w całej konstrukcji, co wskazuje na równomierny rozkład naprężeń skrętnych.

Dalsza analiza polega na zbadaniu niewielkiego fragmentu ściany szybu, oznaczonego ds. Siłę wywieraną na tę sekcję przez przepływ ścinający oblicza się, mnożąc przepływ ścinający przez długość przekroju. Uderzenie skręcające na wał określa się poprzez obliczenie momentu, jaki ta siła wytwarza wokół określonego punktu O w zagłębieniu wału. Obliczenie to polega na pomnożeniu siły przez odległość od O do linii działania siły, prostopadłej do kierunku siły.

Całkowanie tego momentu na całym wale daje wyrażenie całkowitego momentu obrotowego działającego na pusty cylinder. To całkowe obliczenie pozwala lepiej zrozumieć, w jaki sposób siły skręcające wpływają na zachowanie konstrukcyjne i integralność cienkościennych wałów drążonych, dostarczając kluczowych informacji na temat ich projektowania i analizy pod obciążeniem skrętnym.