2 芯轴的自增强理论
2.1基本构想
根据材料力学,受纯扭转的轴横截面上的剪
应力分布为：
剪切应力分布如图1(a)所示。对于理想塑性材料，随着载荷的增加，当轴横截面外缘处的剪应力达到材料的屈服极限后，此处剪应力值将不再增加，而增加的载荷将由屈服的部件来承受[如图1(b)]。
根据目前轴强度的设计规定，对于受纯扭转的轴必须使其剪应力满足下式：
гmax<[r](2)
式中[r]为材料的许用剪切应力，MPa。此时，轴的芯部材料所受的应力远远低于材料的屈服极限，因此实际轴材料的机械性能远未能得到充分的发挥与利用。对于承受单向扭转的轴，在使用前，如果施加一个与工作扭矩方向相反的扭矩，且使名义上计算的剪应力大于材料的屈服极限，即~rnax大于r。，即使轴的外表面纤维层先预屈服，而此时轴内部的纤
维组织仍处于弹性状态。当去除该载荷后，轴内部的组织要弹性恢复至变形前的状态，而外层纤维由于已经屈服，这样便在轴的横截面上存在一个残余应力区，即外层组织受压，内层组织受拉。如图2
(a)所示。
当施加工作扭矩以后，所产生的工作剪应力与残余剪应力叠加，降低轴外缘处的应力峰值[如图2
(c)所示]，充分利用了材料的性能。
