19.2 : Deformação em um Eixo Circular

Uma das características distintivas dos eixos circulares é a sua capacidade de manter a integridade da seção transversal sob torção. Por outras palavras, cada secção continua a existir como uma entidade plana e inalterada, simplesmente rodando como uma laje sólida e rígida. Para entender a distribuição da tensão de cisalhamento dentro de tal eixo, considere uma seção cilíndrica dentro deste eixo circular. Esta seção tem comprimento L e raio R, com uma extremidade fixa. O raio da seção cilíndrica é denotado como r.

Antes de qualquer carga ser aplicada, considere um pequeno elemento quadrado na superfície da seção cilíndrica. Este elemento é formado por dois círculos vizinhos e linhas retas. Este elemento quadrado assume a forma de um losango ao aplicar uma carga de torção ao eixo. Dado que os dois lados do losango estão ancorados, a deformação de cisalhamento é igual ao ângulo entre a linha vertical AB desenhada nas paredes da seção do cilindro e a linha inclinada A'B desenhada ao longo de um lado do losango. Aplicando uma aproximação de pequeno ângulo e geometria apropriada, é possível demonstrar que a deformação de cisalhamento em qualquer ponto específico de um eixo submetido a torção é diretamente proporcional ao ângulo de torção e à distância r do eixo do eixo. Esta deformação atinge o seu máximo na superfície do eixo.