В поперечных сечениях скручиваемых стержней можно изобразить серию замкнутых непересекающихся линий, вдоль которых действуют касательные напряжения различной величины. Эти линии называются траекториями касательных напряжений при кручении или силовыми линиями (рис. 7.22). Взаимное расположение силовых линий таково, что большей плотности силовых линий соответствуют большие касательные напряжения.

Аналогично силовым линиям при кручении, при вращении жидкости в цилиндрической трубе можно изобразить траекторию скоростей движения жидкости – линии тока.

Линии тока и силовые линии имеют общие свойства. В частности – большей плотности линий тока соответствуют большие скорости движения жидкости. Если отверстие трубы и скручиваемый стержень будут иметь одинаковый профиль, то линии тока совпадут с силовыми линиями. Благодаря данной гидродинамической аналогии

Если тонкую пластинку с отверстием, совпадающим с профилем скручиваемого стержня, покрыть тонкой пленкой (мембраной), то под действием равномерно распределенной нагрузки пленка в отверстии провиснет, образуя поверхность, горизонтали которой располагаются аналогично силовым линиям при кручении. Эта мембранная аналогия дает возможность составить картину распределения касательных напряжений по расположению горизонталей поверхности мембраны.

Рис. 7.22. Гидродинамическая аналогия