При передаче крутящего момента в сечении вала возникают внутренние напряжения, но если при растяжении напряжения по своей величине одинаковы во всех точках сечения, то при кручении дело обстоит по-другому: на оси вала они равны нулю, в точках, близких к оси, весьма малы и возрастают по мере удаления от оси, достигая своего максимального значения у наружного диаметра. Таким образом, материал средней части вала при передаче крутящего момента почти не нагружен и практически не используется. Значит, валы и стержни можно изготавливать пустотелыми без ущерба для их прочности, но зато значительно меньшего веса.

Например, у вала с наружным диаметром 48 мм с толщиной стенки 5 мм прочность такая же, как у сплошного вала диаметром 40 мм, но в два раза легче его (рис. 20).

Расчеты показывают, что такая замена позволяет значительно снизить вес конструкций. Это особенно важно при изготовлении различных транспортных средств, где снижение веса конструкции позволяет экономить металл и использовать мощность двигателя для увеличения веса перевозимого груза. Поэтому-то рамы велосипедов, мотоциклов и многие другие конструкции изготавливают из труб.

Пустотелые стержни вместо сплошных широко применяют и в станкостроении. Например, пустотелый шпиндель токарного и револьверного станков дает возможность изготавливать детали из прутка, а это значительно уменьшает количество отходов. Через пустотелые шпиндели фрезерных станков проходят стержни, с помощью которых достигается надежное крепление в шпинделе оправок для фрез.