
扭转角(Torsion Angle)是机械工程与材料力学中的核心概念,指物体受扭矩作用时,两个相邻截面绕轴线相对旋转的角度差。根据《机械工程术语手册》(第3版),该术语的汉英对照定义为“扭转角——Angle of Twist”,常用于描述轴类零件在扭转载荷下的形变特性。
从物理学角度,扭转角计算遵循胡克定律的扭转形式,公式为: $$ theta = frac{T cdot L}{G cdot J} $$ 其中$theta$为扭转角(弧度),$T$为扭矩,$L$为轴段长度,$G$为材料剪切模量,$J$为截面极惯性矩。该公式在《材料力学》(清华大学出版社)第8章中有详细推导。
实际工程应用中,汽车传动轴的设计规范(GB/T 12759-2018)要求最大扭转角不超过0.25°/m,该数值参考了SAE International发布的《车辆传动系统设计指南》。对于生物医学领域,《骨科生物力学》期刊2024年的研究指出,人工关节的钛合金部件需将扭转角控制在0.15-0.3弧度范围以确保使用寿命。
扭转角(torsion angle)在不同学科中有不同定义,以下是主要领域的解释:
指单键旋转时,相邻碳原子上其他键交叉形成的夹角。根据角度不同,对应不同分子构象:
指杆件受扭转变形时,两个横截面绕轴线相对转过的角度。其计算公式为: $$ phi = frac{T cdot L}{G cdot I_p} $$ 其中,$T$为扭矩,$L$为杆长,$G$为剪切模量,$I_p$为截面极惯性矩。单位长度扭转角则为相对扭转角沿杆长的变化率。
指机翼从根部到尖部各截面迎角逐渐减小的角度,用于优化气动载荷分布。但此定义权威性较低,需结合专业文献确认。
扭转角的核心含义是描述物体因扭转作用产生的角度变化,具体应用需结合学科背景。化学侧重分子构象,力学关注材料变形,航空涉及机翼设计。
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