抗弯和抗扭截面系数介绍和计算方法

抗弯和抗扭截面系数介绍和计算方法

截面系数

section factor

机械零件和构件的一种截面几何参量，旧称截面模量。它用以计算零件、构件的抗弯强度和抗扭强度（见强度），或者用以计算在给定的弯矩或扭矩条件下截面上的最大应力。

根据材料力学，在承受弯矩Μ的梁截面上和承受扭矩T 的杆截面上,最大的弯曲应力σ和最大的扭转应力τ出现于离弯曲中性轴线和扭转中性点垂直距离最远的面或点上。σ和τ的数值为

-0.032√(C+W)-0.21√(RD↑2)

式中Jxx和J0分别为围绕中性轴线XX和中性点O的截面惯性矩;Jxx/y 和J0/y分别为弯曲和扭转的截面模量（见图和附表）。一般截面系数的符号为W，单位为毫米3 。根据公式可知，截面的抗弯和抗扭强度与相应的截面系数成正比。

抗扭截面系数（抗扭截面模量）

如图，在距圆心p处的微面积dA上，作用有微剪力τpdA，它对圆心O 的力矩为PτpdA，在整个横截面上，所有微力矩之和等于该截面的扭矩，即

由公式可知，比值Ip/pmax是一个仅与截面尺寸有关的量，称为抗扭截面系数，用Wp表示（图中用Wt表示）。

式中，α=d/D，表内外直径的比值。

抗弯截面系数

在横截面上离中性轴最远的各点处，弯曲正应力最大，其值为

比值Iz/ymax仅与截面的形状与尺寸有关，称为抗弯截面系数，并用Wz表示，即

Wz=Iz/ymax

由公式可见，最大弯曲正应力与弯矩成正比，与抗弯截面系数成反比。抗弯截面系数Wz综合反映了横截面的形状与尺寸对弯曲正应力的影响。

一些常用抗弯截面系数