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Calcolatore di rigidezza torsionale

Un albero d'acciaio con modulo di taglio di 80 GPa, momento polare di 1 × 10⁻⁸ m⁴ e lunghezza di 0,5 m richiede 1600 N·m per ruotare di un radiante. Inserisca G, J e L per ottenere κ = GJ/L del suo albero di trasmissione. Gratis nel suo browser.

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Se inserisce
Modulo di taglio
80.000.000.000
Momento polare
0,00000001
Lunghezza
0,5
Ottiene
Rigidezza rotazionale
1600 N·m/rad
Rigidezza torsionale
1600
Kappa (κ)
1600
Equazione
κ = 80000000000 × 1e-8 / 0.5 = 1600 N·m/rad

La rigidezza rotazionale, detta anche rigidezza torsionale, è la coppia da applicare per produrre un radiante di torsione elastica in un albero. Progettisti di macchine, studenti e ingegneri di trasmissione calcolano quella rigidezza da tre numeri: il modulo di taglio del materiale, il momento polare d’inerzia della sezione e la lunghezza dell’albero. L’identità è kappa uguale a G per J diviso L, e il risultato è in newton-metri per radiante quando G è in pascal, J in metri alla quarta e L in metri.

Come la rigidezza rotazionale segue dalla torsione di un albero prismatico

La rigidezza rotazionale di un albero è la coppia che Lei deve applicare per produrre un radiante di torsione elastica. Nella scienza delle costruzioni l’angolo di torsione theta di un membro prismatico sotto una coppia costante T è T L su G J, così il rapporto T su theta è G J su L.

Il momento polare di una sezione circolare piena è pi per il diametro alla quarta diviso trentadue, o in modo equivalente pi r alla quarta su due; un tubo a parete sottile usa circa due pi r al cubo t. I moduli di taglio dell’acciaio stanno vicino a settantanove-ottanta gigapascal; le leghe di alluminio, vicino a venticinque-ventisette; l’ottone, vicino a quaranta. Un albero più lungo è torsionalmente più morbido, una sezione più tozza è più rigida, e un materiale più rigido alza kappa nella stessa proporzione.

Questo calcolatore valuta soltanto quella identità elastica lineare. Non integra una sezione variabile o a gradini, non aggiunge concentrazioni di tensione da cave o raccordi, e non converte una costante di molla lineare k uguale a F su x. Ciò spetta a pagine dedicate, perché questa intenzione di ricerca resti la formula d’albero che si digita cercando un calcolatore di rigidezza rotazionale.

Dove un calcolatore di rigidezza rotazionale merita il proprio posto

I progettisti di trasmissioni e di giunti usano un calcolatore di rigidezza rotazionale prima di fissare il diametro dell’albero e la lunghezza non appoggiata, così la torsione sotto la coppia nominale resta nel bilancio di posizionamento di un servo, di uno stepper o di un riduttore. Le aule di scienza delle costruzioni valutano in automatico l’identità GJ su L e la catena di unità pascal-metro-newton senza alzare un foglio che mescoli in silenzio millimetri e metri.

Gli ingegneri di controllo confrontano due alberi candidati dello stesso materiale e vedono subito perché la barra più corta e più spessa è l’impianto più rigido per un anello di coppia. La convalida fallita non consuma saldo. Tenga su pagine a parte le landing della costante di molla lineare e del momento polare dal diametro quando quelle formule sono l’intenzione di ricerca, così questa pagina resta la rigidezza d’albero da G, J e L.

Dimensionare un albero di trasmissione rispetto alla torsione

Converta modulo di taglio, momento polare e lunghezza non appoggiata in rigidezza rotazionale in N·m/rad prima di fissare un diametro d’albero rispetto al bilancio di coppia di un servo o di un riduttore.

Compiti d’aula sulla torsione

Valuti in automatico l’identità κ = GJ/L e la catena di unità pascal–metro–newton rispetto a un oracolo deterministico invece di un foglio arrotondato.

Bilanci di giunto e di impianto

Confronti due alberi candidati dello stesso materiale per vedere perché la barra più corta e più spessa è l’impianto più rigido per un anello di controllo della coppia.

Come si calcola la rigidezza rotazionale di un albero?

La rigidezza rotazionale in N·m/rad è κ = G J / L.

Che succede se la lunghezza dell’albero è zero?

La rigidezza torsionale κ = G J / L non è definita quando la lunghezza è zero; quei fallimenti non sono addebitati. Una lunghezza negativa è rifiutata anch’essa.

Quali unità usa il calcolatore di rigidezza rotazionale?

G in pascal (N/m²), J in metri alla quarta (m⁴), L in metri. Il risultato è in newton-metri per radiante (N·m/rad). Converta millimetri e gigapascal prima di inviare.

Come si ottiene J per un albero circolare?

Per una sezione circolare piena, J = π d⁴ / 32, oppure π r⁴ / 2. Un tubo a parete sottile è circa 2 π r³ t.

Quale modulo di taglio uso per acciaio, alluminio o ottone?

L'acciaio è intorno a 79-80 GPa, le leghe di alluminio tra 25 e 27 GPa e l'ottone circa 40 GPa. Inserisca il valore in pascal: 80 GPa diventano 80 000 000 000 Pa.

Tutto quello che vedi in questa pagina è disponibile anche via API. Questa sezione è per i team che vogliono integrarlo nei propri sistemi; chi non ne ha bisogno può semplicemente usare lo strumento qui sopra.

POSThttps://api.kit.forhosting.com/phys/rotational-stiffness

Autenticazione con Bearer token: un POST mette in coda l'attività e il risultato arriva via webhook o link firmato.

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/phys/rotational-stiffness \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"shear_modulus":80000000000,"polar_moment":1e-8,"length":0.5}'
{
  "shear_modulus": 80000000000,
  "polar_moment": 1e-8,
  "length": 0.5
}
{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "phys.rotational_stiffness",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

L'API è asincrona: ricevi subito un task_id e puoi fare polling fino a 1 richiesta al secondo.

per richiesta$0.002

Prezzo pubblicato, senza token né crediti. Se l'attività fallisce, non paghi.

HTTPCodiceSignificato
401unauthorizedChiave API mancante o non valida: controlla l'header Authorization.
402insufficient_balanceCredito esaurito: ricarica per continuare a eseguire attività.
404unknown_typeTipo di attività sconosciuto: controlla il campo type della richiesta.
429rate_limitedTroppe richieste in poco tempo: rallenta e riprova tra qualche secondo.

Questo calcolatore accetta quei tre valori, rifiuta una lunghezza nulla come invalid_input perché il quoziente non è definito, e restituisce la rigidezza insieme alla formula e a un’equazione sostituita.

Come la rigidezza rotazionale segue dalla torsione di un albero prismatico

Quel quoziente è la rigidezza kappa che questo endpoint restituisce, in newton-metri per radiante quando il modulo di taglio G è in pascal, il momento polare d’inerzia J in metri alla quarta e la lunghezza L in metri.

Contratto di ingresso, unità, forma della risposta e comportamento d’errore

Se length è zero l’operazione fallisce, perché kappa uguale a G J su L non è definito quando il denominatore si annulla; una lunghezza negativa è rifiutata anch’essa, perché la lunghezza di un albero è una distanza positiva. Esempio: G uguale a ottanta gigapascal, J uguale a uno per dieci alla meno otto metri alla quarta e L uguale a mezzo metro produce milleseicento newton-metri per radiante. Invii tre numeri finiti obbligatori: shear_modulus, il modulo di taglio G del materiale in pascal; polar_moment, il momento polare d’inerzia J della sezione in metri alla quarta; e length, la lunghezza L dell’albero in metri. Si accettano alias: G, modulus e shear_g per il modulo; J, polar_moment_of_inertia e Ip per il momento polare; L e shaft_length per la lunghezza. Ogni campo può arrivare come numero JSON o come stringa numerica, così moduli e incolla da foglio di calcolo restano comodi. Campi assenti, stringhe vuote, NaN e Infinity falliscono con invalid_input nominando il campo. In caso di successo il corpo reitera shear_modulus, polar_moment e length puliti; restituisce rotational_stiffness come risultato principale in newton-metri per radiante; ripete quel valore come torsional_stiffness e kappa; e restituisce unit, formula e una stringa di equazione sostituita. Il prezzo delle chiamate API andate a buon fine è la base pubblicata di $0.002 per item; i fallimenti di convalida non consumano il saldo prepagato. Accoppi il modulo gratuito del browser allo stesso modulo che usa l’API, così dimostrazioni d’aula e script d’officina non divergono mai.

Dove un calcolatore di rigidezza rotazionale merita il proprio posto

Poiché l’implementazione è parse puro di tier A, ogni chiamata andata a buon fine costa la base pubblicata $0.002 senza token di modello e senza rete in uscita. Lo strumento nel browser è gratuito per uso interattivo; il traffico API con script usa il saldo prepagato KIT alla tariffa pubblicata, senza sovrapprezzi nascosti per campo.

Quanto costa il calcolatore di rigidezza rotazionale?

Lo strumento nel browser è gratuito. Le richieste API usano il saldo prepagato KIT a $0.002 per chiamata andata a buon fine; l’ingresso non valido non è addebitato.

Leggi la documentazione completa del KIT →