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工程力学ppt课件

拉伸过程中,材料可能发生弹性变形 、塑性变形或断裂;压缩过程中,材 料同样可能发生弹性变形、塑性变形 或屈曲。
剪切与扭转
剪切与扭转是研究材料在剪切和扭矩作用下的行为。
在剪切力作用下,材料可能发生剪切屈服和剪切断裂;在扭矩作用下,材料可能 发生扭转变形和扭断。
弯曲与失稳
弯曲与失稳是研究材料在弯曲和不稳定状态下的行为。
航空航天器的轻质结构易受到 气动力的影响,导致结构振动 和失稳。动力学分析确保飞行 器的安全性和稳定性。
推进系统动力学
火箭和航空发动机的稳定性直 接影响飞行器的性能和安全性 。推进系统动力学研究燃烧、 流动和振动等复杂因素。
姿态控制与稳定性
航天器在空间中的稳定姿态控 制是实现有效任务的关键。动 力学模型用于预测和控制航天 器的姿态变化。
工程力学ppt课件
汇报人:文小库
2023-12-31
CONTENTS
• 工程力学概述 • 静力学基础 • 动力学基础 • 材料力学 • 工程力学的实际应用
01
工程力学概述
定义与特点
定义
工程力学是研究物体运动规律和力的 关系的学科,为工程设计和实践提供 理论基础和技术支持。
特点
工程力学具有理论性强、实践应用广 泛、与多学科交叉融合等特点。
多体动力学与柔性结构分 析
考虑航天器中各部件的相互作 用,以及柔性结构在力矩和推 力作用下的响应。
车辆的行驶稳定性分析
轮胎与地面相互作用 研究轮胎与不同类型地面的相互 作用,以及由此产生的摩擦力和 反作用力。
操控性与稳定性控制 利用现代控制理论和方法,通过 主动或半主动控制系统来提高车 辆的操控性和行驶稳定性。
当材料受到弯曲力时,可能发生弯曲变形和弯曲断裂;失稳是指材料在某些条件下失去稳定性,可能 导致结构破坏。
剪切与扭转
剪切与扭转是研究材料在剪切和扭矩作用下的行为。
在剪切力作用下,材料可能发生剪切屈服和剪切断裂;在扭矩作用下,材料可能 发生扭转变形和扭断。
弯曲与失稳
弯曲与失稳是研究材料在弯曲和不稳定状态下的行为。
航空航天器的轻质结构易受到 气动力的影响,导致结构振动 和失稳。动力学分析确保飞行 器的安全性和稳定性。
推进系统动力学
火箭和航空发动机的稳定性直 接影响飞行器的性能和安全性 。推进系统动力学研究燃烧、 流动和振动等复杂因素。
姿态控制与稳定性
航天器在空间中的稳定姿态控 制是实现有效任务的关键。动 力学模型用于预测和控制航天 器的姿态变化。
工程力学ppt课件
汇报人:文小库
2023-12-31
CONTENTS
• 工程力学概述 • 静力学基础 • 动力学基础 • 材料力学 • 工程力学的实际应用
01
工程力学概述
定义与特点
定义
工程力学是研究物体运动规律和力的 关系的学科,为工程设计和实践提供 理论基础和技术支持。
特点
工程力学具有理论性强、实践应用广 泛、与多学科交叉融合等特点。
多体动力学与柔性结构分 析
考虑航天器中各部件的相互作 用,以及柔性结构在力矩和推 力作用下的响应。
车辆的行驶稳定性分析
轮胎与地面相互作用 研究轮胎与不同类型地面的相互 作用,以及由此产生的摩擦力和 反作用力。
操控性与稳定性控制 利用现代控制理论和方法,通过 主动或半主动控制系统来提高车 辆的操控性和行驶稳定性。
当材料受到弯曲力时,可能发生弯曲变形和弯曲断裂;失稳是指材料在某些条件下失去稳定性,可能 导致结构破坏。
工程力学第四版张秉荣第五章ppt

动的合成。因此,这类运动就称为点的合成运动或复合运
动。本节就是要研究绝对、相对、牵连这三种运动之间的 关系。
y
va y' ve
O'
ve M
va v r
x'
O
x
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机械工业出版社
第二节
点的速度合成定理
动点对于动参考系的速度,称为动点的相对速度,用vr 表示。动点对于定参考系的速度,称为动点的绝对速度,
x' y'
O'
y' y
假如动点不作相对运动,则动点随动参考系运动到M'点, MM',称为动点的牵连轨迹。但由于有相对运动,在t时间间
隔内,动点沿曲线K作相对运动,最后到达M"点。曲线MM"称
为动点的绝对轨迹。
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显然,矢量MM"、
z
机械工业出版社
M'M"分别代表了动点在
Δt时间内的绝对位移和相 对位移,而矢量MM'为动
解 1)选取动点和动参考系。设凸轮为构件2 ,从动杆为 构件 1 ,两者在点A处相接触,显见A1为常接触点,A2为瞬时接 触点。因此,可选取杆1上的A1点为动点;动参考系固结于点A2 所在的凸轮2上,这样做易于观察相对运动。动点A1相对于动系 凸轮的相对运动轨迹,即为凸轮的轮廓曲线。
的距离。刚体的这种运动称为平面运动。
D D'
C C'
O
O
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在研究刚体平面运动时,可做如下简化。
机械工业出版社
1.简化为平面图形的运动 设平面Ⅰ为某一固定
工程力学课件LLLX

车辆悬挂系统设计
设计合理的悬挂系统,提高车辆行 驶平顺性和操纵稳定性。
车辆动力学控制
采用先进的控制算法,实现车辆主 动安全控制和智能驾驶。
航空航天工程中的应用
飞行器结构分析
01
对飞行器的机身、机翼、尾翼等部件进行力学分析和优化设计。
航空材料力学性能研究
02
研究航空材料的力学性能,包括强度、刚度、疲劳等。
工程力学的历史与发展
01
古代工程力学
古代工程力学主要基于实践经验,如埃及金字塔、中国长城等伟大工程
的建造。
02
经典工程力学
自工业革命以来,经典工程力学逐渐形成,以牛顿力学为核心,广泛应
用于机械、建筑和交通运输等领域。
03
现代工程力学
随着科技的发展,工程力学不断融入新的学科内容,如结构力学、流体
力学、断裂力学等,形成了更加完善的学科体系。同时,计算机技术的
机械振动与控制
振动分析
研究机械系统在不同频率和振幅下的 振动特性,分析振动产生的原因和影 响。
减振设计
振动控制
采用控制策略和算法,主动抑制或消 除机械振动,提高机械性能和稳定性。
通过优化机械系统设计,降低振动对 机械性能和精度的影响。
车辆动力学
车辆动力学分析
研究车辆在不同道路条件和行驶 状态下的动态特性,包括车辆稳 定性、操纵性和乘坐舒适性等。
航天器动力学分析
03
分析航天器在发射、轨道运行和着陆过程中的动态特性,确保
航天器安全可靠。
THANKS.
动力学基础
03
质点和质点系的运动
质点运动学基本概念
描述质点在空间的位置需要三个坐标,同时还需要知道其运动状 态,包括速度和加速度。
工程力学课件LLLX18

10
无阻尼自由振动的特点是: (1) 振动规律为简谐振动;
(2) 振幅A和初相位 取决于运动的初始条件(初位移和初速度); (3)周期T 和固有频率 n 仅决定于系统本身的固有参数(m,k,I )。
四、其它 1. 如果系统在振动方向上受到某个常力的作用,该常力 只影响静平衡点O的位置,而不影响系统的振动规律,如振动 频率、振幅和相位等。
x x1 x2
x2 b sin(t )
(1) =0时 b0 h2 H n k (2) n 时,振幅b随 增大而增大;当 n 时, b (3) n 时,振动相位与激振力相位反相,相差 rad 。 b 2h 2 n b 随 增大而减小;
aq cq 0
a, c是与系统的物理参数有关的常数。令
则自由振动的微分方程的标准形式:
2 q q0 n
2 n c/a
解为:
q Asin(nt )
8
设 t = 0 时, q q0 , q q 0
2 q 0 2 n
则可求得:
A
或:
2 q0
26
§18-4 单自由度系统的无阻尼强迫振动
一、强迫振动的概念 强迫振动:在外加激振力作用下的振动。 简谐激振力:S H sin(t ) H—力幅; — 激振力的圆频率 ; — 激振力的初相位。 二、无阻尼强迫振动微分方程及其解
m x kx H sin(t )
C1
2 0 ( n n 2 n x ) x0
2 n
2
2 n
; C2
2 0 ( n n 2 n ) x0 x 2 2 n 2 n
所示规律已不是周期性的了,随时间的增长,x 不具备振动特性。
无阻尼自由振动的特点是: (1) 振动规律为简谐振动;
(2) 振幅A和初相位 取决于运动的初始条件(初位移和初速度); (3)周期T 和固有频率 n 仅决定于系统本身的固有参数(m,k,I )。
四、其它 1. 如果系统在振动方向上受到某个常力的作用,该常力 只影响静平衡点O的位置,而不影响系统的振动规律,如振动 频率、振幅和相位等。
x x1 x2
x2 b sin(t )
(1) =0时 b0 h2 H n k (2) n 时,振幅b随 增大而增大;当 n 时, b (3) n 时,振动相位与激振力相位反相,相差 rad 。 b 2h 2 n b 随 增大而减小;
aq cq 0
a, c是与系统的物理参数有关的常数。令
则自由振动的微分方程的标准形式:
2 q q0 n
2 n c/a
解为:
q Asin(nt )
8
设 t = 0 时, q q0 , q q 0
2 q 0 2 n
则可求得:
A
或:
2 q0
26
§18-4 单自由度系统的无阻尼强迫振动
一、强迫振动的概念 强迫振动:在外加激振力作用下的振动。 简谐激振力:S H sin(t ) H—力幅; — 激振力的圆频率 ; — 激振力的初相位。 二、无阻尼强迫振动微分方程及其解
m x kx H sin(t )
C1
2 0 ( n n 2 n x ) x0
2 n
2
2 n
; C2
2 0 ( n n 2 n ) x0 x 2 2 n 2 n
所示规律已不是周期性的了,随时间的增长,x 不具备振动特性。
工程力学第四章PPT课件

力的平衡
总结词
力的平衡条件与平衡状态
详细描述
力的平衡是指物体在受到力的作用时,处于静止或匀速直线 运动的状态。平衡状态下的物体所受的合力为零,即合力矩 为零。在工程实践中,通过合理布置支撑、加强结构等措施 ,可以保证物体的平衡状态。
力的合成与分解
总结词
力的合成法则与力的分解法则
VS
详细描述
力的合成是指两个或多个力共同作用在物 体上,可以用一个等效的力来代替它们。 力的合成遵循平行四边形法则或三角形法 则。力的分解则是将一个力分解为两个或 多个等效的分力。力的合成与分解在解决 工程实际问题中具有重要意义。
案例三:建筑结构的抗震设计
总结词
抗震设计是确保建筑物在地震中保持稳定的关键因素 ,通过合理的抗震设计,可以减少建筑物在地震中的 损坏和人员伤亡。
详细描述
建筑结构的抗震设计主要考虑建筑物在地震作用下的动 态响应和稳定性。通过建立建筑物的动力学模型,可以 模拟建筑物在不同等级地震下的变形、应力和破坏情况 。这有助于工程师优化建筑物的结构设计、地基处理和 材料选择,提高建筑物的抗震性能和安全性。同时,抗 震设计还需要考虑建筑物的使用功能和成本效益等因素 ,以满足实际需求。
静力学还涉及到工程中的许多问题, 如物体的稳定性、压杆的稳定性等, 这些问题都需要通过静力学分析来解 决。
静力学在桥梁、建筑、机械等领域都 有广泛应用,例如建筑设计时需要计 算建筑结构的受力情况,以确保结构 的稳定性。
动力学应用
动力学主要研究物体运动状态的变化规律,包括运动物体的速度、加速度、力等物理量的分 析。
材料力学在土木工程、机械、航空航天等领域有广泛应用,例如桥梁和 建筑结构需要承受各种载荷的作用,机械零件也需要承受各种应力和应
工程力学ppt课件

工程力学在土木工程中的应用
要点一
结构设计
土木工程中的结构设计需要应用工程 力学原理和方法,对建筑结构进行受 力分析、变形计算和稳定性评估。这 有助于确保土木工程结构的安全性和 稳定性。
要点二
土力学与地基工程
工程力学中的土力学理论和方法为地 基工程提供了支持。通过应用土力学 原理,土木工程师可以更好地理解和 评估地基的承载能力和稳定性,从而 优化地基设计。
工程力学的应用领域
建筑工程
建筑工程中的结构分析、抗震设计和施工过 程中的力学问题等。
航空工程
航空器的空气动力学分析、结构分析和优化 设计等。
机械工程
机械零件的强度、刚度和稳定性分析,以及 机械系统的动力学问题等。
水利工程
水坝、水闸和船闸等水利设施的设计、施工 和运行中的力学问题等。
工程力学的研究对象和方法
工程力学ppt课件
目录
• 工程力学简介 • 静力学基础 • 材料力学 • 动力学基础 • 工程力学在工程实践中的应用 • 工程力学的未来发展趋势和挑战
01
工程力学简介
什么是工程力学
工程力学是研究工程中物质和运动规 律的一门科学,涉及到物体的受力、 变形和运动等方面的知识。
工程力学结合了物理学和数学等多个 学科的知识,为各种工程实践提供基 础理论和解决方法。
载荷分析与校核
载荷分析是机械设计中的重要环节,通过工程力学的方法,设计师可以精确地预测和评估 机器在各种工况下的载荷情况,从而进行零部件的强度校核和优化设计。
摩擦与磨损研究
工程力学也涉及到摩擦与磨损的研究。这为机械设计师提供了关于摩擦、磨损和润滑的机 理和方法,有助于减少机器的摩擦和磨损,提高机器的效率和寿命。
工程力学PPT教学课件

2、机构与机械传动
• 研究的对象是常规通用零件和常用机构 的设计
1) 总论部分——机器及零件设计的概论,基本 原则,一般过程和要求等;
2) 联接部分——螺纹联接,轴毂联接即键、花 键和销联接;
3) 传动部分——带传动,链传动,齿轮传动, 蜗杆传动及齿轮系等;
• 4) 轴系部分——滑动轴承,滚动轴承,联轴 器与离合器以及轴等;
• 5) 其它部分——平面机构,减速器等。
机械设计基础的研究对象:
• 本课程是论述一般通用零件的基本设计理 论与方法,用以培养学生具有设计一般机 械的能力的技术基础课程
0.2 机械设计基础的研究方法
• 理论联系实际 • 做到四多。本课程又是应用性很强的工
程课程。在学习过程中,必须多观察、 多思考、多练习、多总结。
0.3学习机械设计基础的目的
• 本课程内容是研究现有机械的运动及工作性 能和设计新机械的知识基础。它成为机械类 各专业所必修的一门技术基础课程。
• 本课程为后续有关的专业课程如机床,机械 制造工艺以及其他机械性质的专业课程打下 基础。
• 可以使学生获得正确分析、使用和维护机械 的基本知识、基本理论及基本技能。有利于 培养创新思维和创新精神,提高分析问题和 解决问题的能力。
谢谢观看
Thank You For Watching
15
一、理论力学的内容和对象
• 1.理论力学的内容
• 理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学。 • 机械运动:物体在空间的位置随时间的改变,称为机械运
动。 • 静力学----刚体的平衡规律,着重讨论静力分析,力系
的合成与简化,平衡条件及其应用 • 运动学----从几何的观点研究物体(点、刚体)的运动
工程力学课件

59
§2-1 汇交力系合成与平衡的几何法
一、合成的几何法
1.两个共点力的合成
cos(180 ) cos
FR
FR
力的平行四边形法则
力的三角形法则
由余弦定理: FR F12 F22 2F1F2 cos
合力方向可应用正弦定理确定:
F1
sin
FR sin(180o
)
60
2.任意个共点力的合成
§1–1 静力学基本概念 §1–2 静力学公理 §1–3 约束与约束反力 §1–4 物体的受力分析与受力图
第一章 静力学基本概念与物体受力分析 §1-1 静力学基本概念
一.刚体
就是在力的作用下, 大小和形状都不变的物体。
二.平衡
是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动 的状态。
三、力的概念
二、受力图 画物体受力图主要步骤为:
[例1]
①选研究对象; ②去约束,取分离体; ③画上主动力; ④画出约束反力。
FB
BG
FB
B
FD
FE
O
FD
W
FAy
D
FA
D
FD
A
FAx
A
[例2] 画出下列各构件的受力图
O
C
C FC'
D
Q
A
E
E
D
B
A
FB
B
FA
F
F1
F1'
C
O
FO Q
F'
FC F2
[例2] 画出下列各构件的受力图
滑道 滑块
FN 导轨 滑套
FN
§1-4 物体的受力分析和受力图
一、受力分析 解决力学问题时, 首先要选定需要进行研究的物体, 即选
§2-1 汇交力系合成与平衡的几何法
一、合成的几何法
1.两个共点力的合成
cos(180 ) cos
FR
FR
力的平行四边形法则
力的三角形法则
由余弦定理: FR F12 F22 2F1F2 cos
合力方向可应用正弦定理确定:
F1
sin
FR sin(180o
)
60
2.任意个共点力的合成
§1–1 静力学基本概念 §1–2 静力学公理 §1–3 约束与约束反力 §1–4 物体的受力分析与受力图
第一章 静力学基本概念与物体受力分析 §1-1 静力学基本概念
一.刚体
就是在力的作用下, 大小和形状都不变的物体。
二.平衡
是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动 的状态。
三、力的概念
二、受力图 画物体受力图主要步骤为:
[例1]
①选研究对象; ②去约束,取分离体; ③画上主动力; ④画出约束反力。
FB
BG
FB
B
FD
FE
O
FD
W
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A
[例2] 画出下列各构件的受力图
O
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A
FB
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F1
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FC F2
[例2] 画出下列各构件的受力图
滑道 滑块
FN 导轨 滑套
FN
§1-4 物体的受力分析和受力图
一、受力分析 解决力学问题时, 首先要选定需要进行研究的物体, 即选
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1 A B
2 C
3 n D
T2 = −m2 − m3 = −(4.78 + 4.78) = −9.56kN⋅ m
10
③绘制扭矩图 Draw the torque diagram
T max = 9.56 kN ⋅ m
BC段为危险截面。 段为危险截面。 段为危险截面 Section BC is dangerous section .
目 的
①确定扭矩变化规律 To determine the rule of change of the torque |T| max 截面 的确定
purposes
To determine the location of dangerous section
8
[例1]已知:一传动轴, n =300r/min,主动轮输入 P1=500kW,从动轮输出 P2=150kW, 例 已知 一传动轴, 已知: , , , P3=150kW,P4=200kW,试绘制扭矩图。 , ,试绘制扭矩图。 Example 1 The transmission shaft is shown as Fig.the input power of driver wheel C is 500KW The export powers of driven wheel A,Band D are 150KW,150KW,200KW.To draw the torque diagram of the transmission shaft .
3
8–1 扭转的概念及外力偶矩的计算
Concepts of torsion and how to calculate the external couple moment 轴:工程中以扭转为主要变形的构件。如:机器中的传动轴、钻杆等。 工程中以扭转为主要变形的构件。 机器中的传动轴、钻杆等。 Shaft :the members create torsion deformation due to subjected to the external moments.such as the transmission shafts and drill pipes of the machines . 扭转的外力特点:外力的合力为一力偶, 扭转的外力特点:外力的合力为一力偶,且力偶的作用面与直杆的轴线 垂直。 垂直。 external forces:Two couples that have the same magnitude moment, the opposite direction and the plane of couples perpendicular to the axial line 变形特点: 变形特点:各横截面绕轴线发生相对转动 The deformation is that the external loads tend to twist one segment of the body with respect to the other
Chapter objectives In this chapter we will discuss the effects of applying a torsion loading to a long straight member such as a shaft or tube. Initially we will consider the member to have a circular cross-section. we will show how to determine both the stress distribution within the member and the angle of twist when the material behaves in a linear-elastic manner. Lastly, we will consider the design of shafts based on the torsion moments and twist angles.
一、等直圆轴扭转实验观察: 等直圆轴扭转实验观察: To observe the torsion experiment of straight circle shaft
1.实验前:before test 实验前: 实验前
绘纵向线,圆周线; 绘纵向线,圆周线;②施加一对外力偶 m。 。 Draw longitudinal and transverse lines adding a pair external couples
2
本目标
本章讨论圆轴承受扭转载荷时的变形和内力,讲述圆轴横截面上的应力分布及 本章讨论圆轴承受扭转载荷时的变形和内力 讲述圆轴横截面上的应力分布及 扭转角计算问题,最后讲述扭转强度 刚度条件在工程设计中的应用. 最后讲述扭转强度\刚度条件在工程设计中的应用 扭转角计算问题 最后讲述扭转强度 刚度条件在工程设计中的应用
解:①计算外力偶矩 Solution to calculate the external moments
m2
m3
m1
m4
P 500 m = 9.55 1 = 9.55⋅ 1 n 300 A = 15.9(kN ⋅ m )
n B C D
P 150 m2 = m3 = 9.55 2 = 9.55⋅ = 4.78 (kN ⋅ m ) n 300 P 200 4 m4 = 9.55 = 9.55⋅ = 6.37 (kN ⋅ m ) n 300
A
B
O
A m
γ
O ϕ B
4
m
工 程 实 例
Engineering examples
5
二、传动轴的外力偶矩
The calculation of external couple moment
其中: 功率,千瓦( 转速, 分 其中:P — 功率,千瓦(kW)n — 转速,转/分 ) (rpm) ) Here Prep resents power,the unit is KW,n represents rotate speed,the unit is rpm.
∑mx = 0 T −m = 0 T =m
3
x
m m
Principal of torque calculation
扭距计算法则
m
T
扭距=截面一侧所有外力距的代数和 扭距 截面一侧所有外力距的代数和 Torque equals the scalar sum of all external moments of one side of section 外力偶距正负可用右手定则来判定 The signs of external couple moments are determined by the right-hand rule 4 右手四指弯向沿外力距转向,则拇指指向与截面内法线同向着为正,反向者为负。 右手四指弯向沿外力距转向,则拇指指向与截面内法线同向着为正,反向者为负。 It is positive if the thumb indicates the same direction to the internal normal line of section when the fingers are curled with the sense of rotation, opposite it is negative.
6
二、扭矩及扭矩图Torque and torque diagram 扭矩及扭矩图 1 2 扭矩:构件受扭时,横截面上的内力偶矩,记作“ 。 扭矩:构件受扭时,横截面上的内力偶矩,记作“T”。 The internal force in cross-sections of twisting-shaft are called torque. 截面 法求扭矩 To calculate the torque by using the methods of section
9
应用截面法计算扭矩
applying the methods of section to calculate the torque
∑mC = 0 , T + m2 = 0 m2 1 T = −m2 = −4.78kN⋅ m 1
1
m3
2
m1
3
m4
T2 + m2 + m3 = 0 , T3 − m4 = 0 , T2 = m4 = 6.37kN⋅ m
m2
m3
m1
m4
n A T
⊕ – 4.78 – 9.56
11
B
C
D
6.37
x
若将C论与 论位置对调 画扭距图。 若将 论与D论位置对调 画扭距图。 论与 问哪种布置合理? 问哪种布置合理? Draw the torque diagram in Fig 8-2 after melody the steel C and D. Think over Which distribution is reasonable? Summary :To master the drawing of torque diagram, because it is basis of the design of transmits shafts. 扭矩图的简单画法 The simple method to draw torque diagram
P m = 9.55 (kN ⋅ m ) n
P m = 7.024 (kN ⋅ m ) n
其中:P — 功率,马力(PS) n — 转速,转/分 其中: 功率,马力( ) 转速, 分 (rpm) ) Here Prep resents power,the unit is PS,n represents rotate speed,the unit is rpm.
13
扭转时横截面上的应力: 二 扭转时横截面上的应力: The stress in cross section of Torsion shaft