Calculadora de constante de torção

A constante de torção de Saint-Venant, geralmente representada por J, descreve como uma seção transversal resiste à torção elástica uniforme. Na relação básica de torção, o ângulo de giro é TL/(GJ), em que T é o torque, L é o comprimento do elemento e G é o módulo de cisalhamento. Portanto, um J maior produz menos giro para o mesmo material, comprimento e torque. A constante tem unidades de comprimento à quarta potência, como mm⁴ ou m⁴. Para uma seção circular maciça, J é igual ao segundo momento polar de área. Em seções não circulares, essas grandezas não são intercambiáveis, pois o empenamento altera a distribuição de tensões de cisalhamento. Esta calculadora trata do retângulo maciço com a aproximação J = bt³[1 − 0.63(t/b) + 0.052(t/b)⁵]/3, em que b é o lado longo e t o curto. As dimensões são ordenadas automaticamente, então girar o retângulo não altera o resultado. A aproximação apresenta comportamento coerente desde faixas finas até seções quadradas. Como a menor dimensão é elevada ao cubo, a espessura controla fortemente a rigidez à torção. Dobrar apenas o lado curto pode aumentar J de forma expressiva, enquanto aumentar o lado longo tem efeito quase linear em um retângulo fino. Para um quadrado, o resultado é aproximadamente 0.1407 vezes o lado à quarta potência. A fórmula se destina a retângulos maciços e uniformes, não a tubos ocos, canais abertos, seções I ou elementos compostos. Mantenha a mesma unidade de comprimento. Dimensões em milímetros produzem J em mm⁴. Para converter mm⁴ em m⁴, multiplique por 10⁻¹²; converter as dimensões primeiro costuma reduzir erros. A rigidez à torção é GJ, não apenas J, então o módulo de cisalhamento do material deve entrar no cálculo do giro real. A tensão máxima também exige o coeficiente adequado para a seção retangular e não deve ser estimada com a fórmula de eixo circular. A teoria de Saint-Venant pressupõe elemento prismático, material elástico linear, pequenas deformações e carregamento suficientemente afastado de perturbações locais. Seções não circulares empenam sob torção, e o empenamento restringido pode acrescentar tensões não representadas por esta constante. Seções abertas de paredes finas também podem ser sensíveis à flambagem. Para geometrias complexas e estruturas críticas, use normas específicas da seção, análise por elementos finitos ou um engenheiro qualificado. Esta calculadora é indicada para atividades acadêmicas, comparações rápidas de seções, pré-dimensionamento de eixos ou barras e conferência de um cálculo de torção retangular antes de análises detalhadas.