Tensão de cisalhamento por torção em eixos

Informe a magnitude do torque, o raio externo do eixo e o momento polar de inércia da seção e selecione as unidades de cada grandeza. A ferramenta aplica a relação de torção elástica tau igual ao torque vezes o raio dividido pelo momento polar, normaliza os valores em unidades SI e apresenta o resultado em pascals e megapascals. Ela atende eixos circulares maciços ou vazados quando o momento polar correto já é conhecido.

O que representa a tensão de cisalhamento calculada

Um torque torce o eixo e gera tensão de cisalhamento em sua seção transversal. Em um eixo circular sob torção elástica comum, essa tensão cresce linearmente com a distância ao centro: é nula no centro e atinge a maior magnitude na superfície externa. Por isso, a calculadora utiliza o raio externo. O resultado é a tensão nominal máxima de cisalhamento torsional nessa superfície. Em projetos, costuma-se compará-la com uma tensão admissível após aplicar fatores de segurança, critérios do material e normas pertinentes. O cálculo vale para eixos maciços e vazados, pois o momento polar informado representa a seção real. Porém, não inclui automaticamente rasgos de chaveta, estrias, ressaltos, furos, trincas ou outras concentrações locais. Também não combina torção com flexão, carga axial, contato, efeitos térmicos, fadiga ou tensões residuais. Considere a resposta um resultado mecânico nominal bem definido, e não uma declaração completa de que o eixo é seguro.

Como informar torque, raio e momento polar

Informe o torque como magnitude positiva e escolha entre newton-metro, newton-milímetro, libra-força pé e libra-força polegada. Digite o raio externo na unidade de comprimento selecionada. O momento polar deve usar essa mesma unidade elevada à quarta potência: com raio em milímetros, informe milímetros à quarta; com raio em polegadas, use polegadas à quarta. Essa regra evita um erro dimensional simples, porém grave. Antes do cálculo, a ferramenta converte torque para newton-metros, raio para metros e momento polar para metros à quarta. As três grandezas devem ser finitas e maiores que zero. Use o torque interno na seção analisada, não necessariamente o torque nominal do motor, pois engrenagens, polias, acoplamentos e outros componentes podem adicionar ou retirar carga ao longo do eixo. Obtenha o momento polar a partir da geometria circular real ou de um cálculo confiável das propriedades da seção.

Fórmula, hipóteses e leitura do resultado

A relação utilizada é tau_max = T vezes r dividido por J, em que T é o torque interno na seção, r é o raio externo e J é o segundo momento polar de área. Em unidades SI coerentes, newton-metros vezes metros divididos por metros à quarta resultam em newtons por metro quadrado, ou pascals. A ferramenta também divide o valor por um milhão e mostra megapascals. A fórmula pressupõe seção circular, resposta elástica, pequenas deformações e torção de Saint-Venant longe de regiões de extremidade perturbadas. O J informado precisa corresponder à seção: um eixo vazado exige o momento polar da seção vazada, e não o valor de um eixo maciço baseado apenas no diâmetro externo. A tensão não fornece o ângulo de torção; esse cálculo também requer comprimento e módulo de cisalhamento. Antes de decidir, compare o resultado nominal com o critério e a norma aplicáveis, considere concentração de tensão e fadiga e confirme que todas as unidades representam a mesma seção física.