پیچش کیست؟ توضیح بده.
پیچش یک جسم در مکانیک جامدات، ناشی از یک گشتاور تعریف می‌شود. پیچش در واحدهای پاسکال Pa(معادل با نیوتن بر متر مربع) یا پوند بر اینچ مربع (psi) تعریف می شود. در‌حالی که واحد گشتاور نیوتون متر(N.m) یا پوند در فوت (lbf.ft) است.در مقاطعی که عمود بر محور گشتاور هستند، تنش برشی عمود بر شعاع است. در مقاطع غیر دایروی، پیچش با اعوجاجی که warping(پیچ و تاب)نامیده می شود همراه است که در آن مقاطع عرضی به صورت صفحه باقی نخواهند ماند. برای شفت هایی که سطح مقطع آن در تمام طول آن یکسان است، پیچش رابطه‌زیر را خواهد داشت: formula_1●T گشتاور یا ممنتوم وارد شده در واحد N.m است.● formula_2ماکزیمم تنش برشی در بیرونی‌ترین صفحه است. ●formula_3 ثابت پیچش برای مقطع مشخص است. که اغلب معادل با گشتاور دوم سطح حول محور خنثی است. ● r فاصله‌ی عمودی بین محور دوران و دورترین نقطه روی مقطع است(در بیرونی‌ترین صفحه)● formula_4طول جسمی است که گشتاور به آن وارد شده است.● formula_5 زاویه ی پیچش به رادیان است.● G مدول برشی است.همچنین مدول سختی نیز نامیده می‌شود و اغلب به گیگاپاسال(GPa) داده می‌شود.تعاریف نظری و کاربرد ها.پیچش عبارتست از تنش تولید شده در هنگام پیچاندن یک جسم. پیچش در جسم توسط تورک تولید می شود. یک جسم همانند یک میله ی استوانه ای شکل یا یک تیر ساختمانی هنگامی که یک انتهای آن ثابت باشد و انتهای دیگر با زاویه ی صحیحی نسبت به یک خط (محور طولی) چرخانده شود، تحت پیچش قرار می گیرد. پیچش هنگامی که دو انتهای جسم در جهات متضاد پیچیده شوند نیز بوجود می آید.یک جسم تا حدود مشخصی تمایل دارد تا در برابر پیچش مقاومت کند. جسم تمایل دارد که پس از برداشته شدن تورک سریعاً به حالت اصلی خود برگردد. قطعاتی همانند فنرهای مارپیچ و هواپیماهای اسباب بازی که توسط نوارهای لاستیکی پیچیده شده نیرو می گیرند مبتنی بر این خصوصیت هستند. میله های پیچشی که همانند فنر در اتومبیل ها عمل می کنند نمونه ای از کاربرد پیچش ها هستند.هنگامی که پیچش از حد مقاومت یک جسم فراتر می رود، جسم بریده می شود یا شکسته می شود. تیرهای ساختمانی محورهای چرخ دنده ها و دیگر اجسامی که در معرض تورک قرار دارند باید به گونه ای طراحی شوند که در برابر پیچشی که در آنها تولید می شود مقاومت کند.ترازوی پیچشی وسیله ای است که برای اندازه گیری نیروهای بی نهایت کوچک همانند نیروهای جاذبه ای گرانشی بین دو جسم کوچک یا اندازه گیری میزان نیروهای کوچک الکتروستاتیکی مورد استفاده قرار می گیرد. یک ترازوی پیچشی ساده، شامل یک سیم با یک میله ی افقی که از آن آویزان است می باشد. به طور مثال هنگامی که می خواهیم نیروی جاذبه ای گرانشی را اندازه بگیریم جسمی با جرم مشخص به نزدیکی انتهای یک میله آورده می شود. میله به میزان کوچکی می چرخد و سیم تحت پیچش قرار می گیرد. میزان نیرویی که به میله اعمال شده است بوسیله ی میزان پیچش سیم محاسبه می شود که این محاسبه بوسیله ی یک مقیاس مدرج انجام می شود. ترازوی پیچشی در اواخر قرن نوزدهم به طور مجزا توسط آگوستین کولمب (Augustin de Coulomb) فیزیکدان فرانسوی و جان مایکل (John Michell) دانشمند انگلیسی اختراع شد.[1]ویژگی ها.تنش برشی در نقطه‌ای درون شفت، مطابق رابطه‌ی روبرو است: formula_6بیش‌ترین تنش برشی در صفحه‌ای از شفت رخ می‌دهد که شعاع در آن صفحه ماکزیمم باشد. بیش‌ترین تنش روی صفحه ممکن است با ترکز تنش همراه باشد. مانند نقاط ناهموار. بنابراین شفت هایی که برای کارهایی با گشتاور های بالا استفاده می‌شوند، سطحشان پولیش می شود که این امر منجر به کاهش مقدار ماکزیمم تنش در شفت و افزایش طول آن‌ها می‌شود.زاویه‌پیچش از رابطه‌ی روبرو حاصل می‌شود: formula_7محاسبات ساده.محاسبات شفت توربین بخار برای توربوست:فرض ها:● توان انتقالی توسط شفتformula_8 است. این عدد برای یک نیروگاه هسته‌ای بزرگ عادی است.● تنش تسلیم فولاد استفاده شده در شفت formula_9 است.● فرکانس برقformula_10 است. این فرکانس در اروپا رایج است. درشمال آمریکا فرکانسformula_11 است. فرکانس زاویه ای(formula_12 ) از رابطه‌‌ی روبرو به دست می‌آید: formula_13گشتاور منتقل شده به وسیله‌ی شفت به وسیله‌ی رابطه‌ی روبرو با توان مرتبط می‌شود. formula_14فرکانس زاویه‌ای formula_15 وگشتاور formula_16 به دست می‌آید. تنش ماکزیمم از رابطه‌ی روبرو تبعیت می کند:formula_17بعد از جای‌گذاری formula_18 ، رابطه‌ به شکل زیر دست می‌آید.formula_19قطر 40cm است. اگر ضریب اطمینان 5 را اعمال کنیم، شعاع به دست آمده برای تنش ماکزیمم(که معادل تنش تسلیم تقسیم بر 5 است)69cm به دست می‌آید. این عدد سایز تقریبی یک شفت توربوست در نیروگاه هسته‌ای است.حالت شکست.تنش برشی به شفت می‌تواند به وسیله‌ی دایره‌ی موور به تنش‌های اصلی تبدیل شود. هنگامی که شفت تحت پیچش بارگذاری می‌شود، یکی از تنش‌های اصلی تحت کشش و دیگری تحت فشار قرار می‌گیرد. این تنش‌ها در مارپیچی با زاویه‌ی 45 درجه که دور شفت پیجیده می‌شود جهت‌دار می‌شوند. هنگامیکه شفت از فلز شکننده ساخته شده‌باشد، شفت به وسیله‌ی ترکی آغازگر بر روی سطح که به هسته‌ی شفت گسترش پیدا می کند و به شکل مارپیچی با زاویه‌ی 45 درجه می‌شکند. می‌توان به وسیله‌ی پیچاندن یک قطعه گچ تخته سیاه این حالت را نشان داد. در شفت های تو خالی جدار نازک، حالت کمانش پیچشی با چین و چروک‌هایی که زاویه‌ی 45 درجه با محور شفت می‌ساند، تحت بارگذاری بیش از اندازه پدید می‌آید.منابع.https://rasekhoon.net/article/show/206902/%D9%BE%D9%8A%DA%86%D8%B4-Torsion