题目
62. 实心圆轴受扭,若将轴的直径减小一半,则扭转角是原来的( )。A. 2 倍B. 4 倍C. 8 倍D. 16 倍
62. 实心圆轴受扭,若将轴的直径减小一半,则扭转角是原来的( )。
A. 2 倍
B. 4 倍
C. 8 倍
D. 16 倍
题目解答
答案
D. 16 倍
解析
本题考查圆轴扭转角与直径的关系,核心在于理解抗扭模量的变化对扭转角的影响。关键点如下:
- 扭转角公式:$\theta = \frac{TL}{GJ}$,其中$J$为抗扭模量。
- 抗扭模量公式:实心圆轴$J = \frac{\pi d^4}{32}$,与直径的四次方成正比。
- 直径减半时,$J$变为原来的$\frac{1}{16}$,而$\theta$与$J$成反比,因此$\theta$变为原来的16倍。
步骤分析
- 原抗扭模量:当直径为$d$时,$J = \frac{\pi d^4}{32}$。
- 新抗扭模量:直径减半后,$d' = \frac{d}{2}$,代入公式得:
$J' = \frac{\pi \left(\frac{d}{2}\right)^4}{32} = \frac{\pi d^4}{32 \cdot 16} = \frac{J}{16}$ - 扭转角关系:由$\theta \propto \frac{1}{J}$,得$\theta' = \theta \cdot \frac{J}{J'} = 16\theta$。