题目
两根直径相同、长度及材料不同的圆轴,在相同扭矩作用下,其最大切应力及单位扭转角之间的关系是( )。A. 最大切应力相同,单位扭转角不同B. 最大切应力相同,单位扭转角相同C. 最大切应力不同,单位扭转角不同D. 最大切应力不同,单位扭转角相同
两根直径相同、长度及材料不同的圆轴,在相同扭矩作用下,其最大切应力及单位扭转角之间的关系是( )。
A. 最大切应力相同,单位扭转角不同
B. 最大切应力相同,单位扭转角相同
C. 最大切应力不同,单位扭转角不同
D. 最大切应力不同,单位扭转角相同
题目解答
答案
A. 最大切应力相同,单位扭转角不同
解析
本题考查圆轴在扭矩作用下的最大切应力和单位扭转角的计算及两者关系。解题思路是分别根据最大切应力和单位扭转角的计算公式,分析两根圆轴在相同扭矩作用下的最大切应力和单位扭转角的情况。
1. 计算最大切应力
根据圆轴扭转时的最大切应力公式$\tau_{max}=\frac{T}{W_{t}}$,其中$T$为扭矩,$W_{t}$为抗扭截面系数。对于两根直径相同的圆轴,其抗扭截面系数$W_{t}$相同,又因为它们受到相同的扭矩$T$作用,所以由公式可知两根圆轴的最大切应力$\tau_{max}$相同。
2. 计算单位扭转角
单位扭转角的计算公式为$\theta=\frac{T}{GI_{p}}$,其中$T$为扭矩,$G$为材料的剪切弹性模量,$I_{p}$为极惯性矩。对于两根直径相同的圆轴,其极惯性矩$I_{p}$相同,又因为它们受到相同的扭矩$T$作用,但是两根圆轴的材料不同,即它们的剪切弹性模量$G$不同,所以由公式可知两根圆轴的单位扭转角$\theta$不同。