Question 1

ما هو الإجهاد الحراري؟

Accepted Answer

ينشأ الإجهاد الحراري عندما يتم تسخين أو تبريد مادة ما دون أن تتمكن من التمدد أو الانكماش بحرية. بالنسبة لعنصر مقيد تمامًا: σ = E × α × ΔT، حيث E هو معامل المرونة، وα هو معامل التمدد الحراري، وΔT هو التغير في درجة الحرارة.

Question 2

ما هو معامل التمدد الحراري (CTE)؟

Accepted Answer

يقيس معامل التمدد الحراري (α) مقدار تمدد المادة لكل درجة مئوية من التغير في درجة الحرارة. الفولاذ: ~12×10⁻⁶/°م، الألومنيوم: ~23×10⁻⁶/°م، النحاس: ~17×10⁻⁶/°م، الفولاذ المقاوم للصدأ: ~17×10⁻⁶/°م.

Question 3

متى يحدث الإجهاد الحراري؟

Accepted Answer

يحدث الإجهاد الحراري عندما يكون التمدد مقيدًا: الأنابيب المثبتة من كلا الطرفين، والسكك الحديدية الملحومة بشكل مستمر، والمواد غير المتشابهة المترابطة معًا، والمقاطع السميكة ذات تدرجات درجة الحرارة، أو أي هيكل مقيد من الحركة الحرة.

Question 4

كيف يمكن تقليل الإجهاد الحراري؟

Accepted Answer

استخدم وصلات التمدد أو الحلقات في الأنابيب، واسمح باستخدام دعامات انزلاقية، واختر مواد ذات معامل تمدد حراري منخفض، وقلل فرق درجة الحرارة باستخدام العزل، أو استخدم وصلات مرنة. في الأنظمة ثنائية المعدن، طابق قيم معامل التمدد الحراري قدر الإمكان.

Question 5

هل يكون الإجهاد الحراري ضاغطًا دائمًا عند التسخين؟

Accepted Answer

نعم، بالنسبة لعنصر مقيد تمامًا يتم تسخينه بشكل منتظم. تحاول المادة التمدد لكنها لا تستطيع، لذا يتولد إجهاد انضغاطي داخلي. ويؤدي التبريد إلى إجهاد شد. وتعتمد الإشارة على ما إذا كان التمدد أو الانكماش مقيدًا.

مادة	E (جيبا)	α (×10⁻⁶/درجة مئوية)
الفولاذ الكربوني	200	12
الفولاذ المقاوم للصدأ 304	193	17.3
ألومنيوم 6061	69	23.6
نحاس	117	16.6
التيتانيوم	114	8.6
النحاس	100	19

حاسبة الإجهاد الحراري

نتائج

الإجهاد الحراري في العناصر المقيدة

القيم الشائعة لـ CTE