torsiebestendigheid

Torsiebestendigheid is de eigenschap van een materiaal, onderdeel of constructie om verdraaiing tegen te gaan wanneer er een torsiekoppel (koppel) op wordt uitgeoefend. Het geeft aan hoe veel twist- of verdraaiingseffect een onderdeel kan hebben voordat het zijn functionele limits bereikt. De torsiebestendigheid hangt samen met sterkte en stijfheid onder torsie en wordt beïnvloed door materiaal- en geometrie-eigenschappen.

Belangrijke concepten zijn onder meer de tangentiële spanning, de hoekverdraaiing en de torsiestijfheid. Bij een cilindrische as geldt voor de maximale tangentiële spanning tau = T·r/J, waarbij T het koppel is, r de straal en J het polar moment van weerstand. Voor een solide as is J = π·d^4/32. De hoekverdraaiing per lengte-eenheid volgt uit phi/L = T/(G·J), waarbij G de schuifmodulus van het materiaal is. Een hogere J of G verhoogt de torsiestijfheid en verlaagt de twist bij een gegeven koppel.

Ontwerp en toetsing spelen een grote rol. De torsiebestendigheid wordt beïnvloed door materiaalkeuze (tafelbare weerstand tegen shear, ductiliteit of fractuurveiligheid), geometrie (dikte, vormgeving, asymmetrie), afwerk- en lasnaden, en toestand van spanningen (residuële spanningen). Veranderingen in lengte, perimetervorm of bevestigingspunten kunnen de verdraaiing en belastingverdeling sterk beïnvloeden. Fatigie bij wisselend torsiekoppel vereist vaak specifieke testen en veiligheidsfactoren.

Toepassingen bevinden zich in aandrijfsystemen, bevestigingen, pijpleidingen en structurele onderdelen waar torsiebelasting een belangrijke rol speelt. Industriële normen bepalen meetmethoden voor torsie- en torsiefatigue-tests, waarbij onder meer torque, twist en shear-stress worden gemeten om de torsiebestendigheid vast te leggen.