题目
【单选题】现有两根材料、长度及扭矩相同的受扭圆轴,若两者直径之比为2:3。则两者最大剪应力之比为(),此时抗扭刚度之比为()。A. 9/4;6/9B. 27/8 ;16/81C. 4/9;9/6D. 8/27 ;81/16
【单选题】现有两根材料、长度及扭矩相同的受扭圆轴,若两者直径之比为2:3。则两者最大剪应力之比为(),此时抗扭刚度之比为()。
A. 9/4;6/9
B. 27/8 ;16/81
C. 4/9;9/6
D. 8/27 ;81/16
题目解答
答案
B. 27/8 ;16/81
解析
考查要点:本题主要考查受扭圆轴的最大剪应力公式和抗扭刚度的计算,需理解两者与直径的关系。
解题核心思路:
- 最大剪应力:由公式 $\tau_{\text{max}} = \frac{16T}{\pi d^3}$ 可知,剪应力与直径的三次方成反比。
- 抗扭刚度:由公式 $K = GJ$(其中 $J = \frac{\pi d^4}{32}$)可知,抗扭刚度与直径的四次方成正比。
破题关键点:
- 直径比的代入:将直径比 $d_1 : d_2 = 2 : 3$ 分别代入剪应力和抗扭刚度的公式,计算比例关系。
最大剪应力之比
根据公式 $\tau_{\text{max}} = \frac{16T}{\pi d^3}$,剪应力与直径的三次方成反比:
$\frac{\tau_1}{\tau_2} = \left( \frac{d_2}{d_1} \right)^3 = \left( \frac{3}{2} \right)^3 = \frac{27}{8}.$
抗扭刚度之比
抗扭刚度 $K = GJ = G \cdot \frac{\pi d^4}{32}$,与直径的四次方成正比:
$\frac{K_1}{K_2} = \left( \frac{d_1}{d_2} \right)^4 = \left( \frac{2}{3} \right)^4 = \frac{16}{81}.$