2.2 基本假设
材料为理想塑性 材料,其扭转 变形符合平面假设 。
2.3 自增强应力分布
当轴横截面外缘处的剪应力达到材料的屈服极限后,其屈服圆半径(r)为:

施加工作扭矩以后轴横截面上的剪应力分布为:

2.4自增强计算实例
某挤出机芯轴直径20mm,材料的剪切屈服极限为120MPa,许用剪切应力为40MPa,采用上述方法,在使用前施加与工作扭矩方向相反的自增强扭矩(235.5N·m),其在轴的横截面外缘处产生的残余应力为70MPa。工作时,当计算剪切应力为110MPa时,其实际剪应力也不会超过材料的许用应力。轴的实际承载能力提高了2.75倍。
3 结论
a)芯轴的自增强方法是一种提高单向旋转并承受纯扭矩轴的承载能力的有效途径,可以成倍地提高该类构件所能承受的扭矩。
b)制作挤出机螺杆芯轴的材料应该采用优质钢,不得存在气孔、疏松等缺陷,其材料中硫、磷含量应该尽量低,以提高材料的韧性和塑性,防止产生脆性断裂。
c)构件的毛坯应采用锻件,并严格控制终锻温度。终锻温度过高,材料的晶粒长大,塑性下降;终锻温度过低,材料在锻打后存在残余应力,并容易产生裂纹。
d)毛坯制造前和加工过程中应该严格检验,防止其表面和芯部存在裂纹等缺陷。
e)加工与使用过程中应注意旋向,严禁逆向旋转。