Calculadora de rigidez torcional

A rigidez rotacional, também chamada de rigidez torcional, descreve quanto um componente resiste à deformação angular. É a razão entre o torque aplicado e o ângulo de torção resultante. Um valor alto indica que um torque considerável produz pouca rotação; um valor baixo indica uma conexão ou eixo mais flexível. No SI, a unidade é newton metro por radiano. Como radianos são matematicamente adimensionais, a rigidez às vezes aparece apenas em newton metros, mas manter «por radiano» deixa o significado físico mais claro. O método de torque e ângulo usa diretamente o comportamento medido ou especificado. Divida o torque aplicado pela torção em radianos. Por exemplo, um componente que torce 0.05 radianos sob 100 newton metros tem rigidez de 2,000 newton metros por radiano. Se o ângulo foi medido em graus, multiplique por pi e divida por 180 antes de inserir. Misturar graus com uma fórmula em radianos é uma causa comum de erros por um fator de aproximadamente 57.3. Para um eixo prismático uniforme sob torção elástica linear, a rigidez é o módulo de cisalhamento multiplicado pelo momento polar de inércia e dividido pelo comprimento. O módulo representa a rigidez do material, o momento polar representa a resistência da seção à torção, e o comprimento considera a deformação acumulada ao longo do eixo. Em um eixo circular maciço, o momento polar é pi vezes o diâmetro à quarta potência, dividido por 32. Em um eixo circular vazado, usa-se pi vezes a diferença entre as quartas potências dos diâmetros externo e interno, dividido por 32. A dependência da quarta potência do diâmetro torna o tamanho da seção extremamente influente. Dobrar o diâmetro de um eixo maciço multiplica o momento polar e a rigidez por dezesseis, mantendo material e comprimento. Dobrar o comprimento reduz a rigidez à metade; escolher um material com o dobro do módulo de cisalhamento dobra a rigidez. Essas relações orientam eixos de transmissão, acoplamentos, barras de torção, fixadores, sistemas de direção, dispositivos de ensaio e equipamentos de movimento de precisão. As equações pressupõem pequena deformação angular, material elástico linear, geometria uniforme, torção pura e condições de contorno adequadas. Rasgos de chaveta, estrias, ressaltos, trincas, juntas, concentrações de tensão, buchas não lineares e laminados compósitos podem alterar a rigidez real. Componentes em série somam flexibilidades; caminhos de torque em paralelo somam rigidezes. Use torque e ângulo medidos quando o conjunto completo estiver disponível, ou o método do eixo para análise preliminar de uma peça uniforme. O projeto detalhado também deve verificar tensão de cisalhamento, fadiga, estabilidade, torção admissível e fatores de segurança, em vez de depender apenas da rigidez.