Question 1

Какво е термично напрежение?

Accepted Answer

Термично напрежение се развива, когато материалът се нагрява или охлажда, но не може свободно да се разширява или свива. За напълно ограничен елемент: σ = E × α × ΔT, където E е модулът на еластичност, α е коефициентът на термично разширение (CTE), а ΔT е промяната на температурата.

Question 2

Какъв е коефициентът на термично разширение (КТР)?

Accepted Answer

КТР (α) измерва с колко се разширява материалът на всеки градус от промяната на температурата. Стомана: ~12×10⁻⁶/°C, Алуминий: ~23×10⁻⁶/°C, Мед: ~17×10⁻⁶/°C, Неръждаема стомана: ~17×10⁻⁶/°C.

Question 3

Кога възниква термично напрежение?

Accepted Answer

Термично напрежение възниква, когато разширението е ограничено: тръби, фиксирани в двата края, релси, заварени непрекъснато, разнородни материали, свързани заедно, дебели профили с температурни градиенти или всякаква конструкция, ограничена от свободно движение.

Question 4

Как може да се намали термичното напрежение?

Accepted Answer

Използвайте разширителни съединения или контури в тръбопроводите, позволете плъзгащи опори, изберете материали с по-нисък КТР, намалете ΔT с изолация или използвайте гъвкави връзки. В биметалните системи, съобразете стойностите на КТР възможно най-точно.

Question 5

Термичното напрежение винаги ли е компресивно при нагряване?

Accepted Answer

Да, за напълно ограничен елемент, нагрят равномерно. Материалът се опитва да се разшири, но не може, така че се развива вътрешно напрежение на натиск. Охлаждането причинява напрежение на опън. Знакът зависи от това дали е ограничено разширението или свиването.

Материал	E (GPa)	α (×10-⁶/°C)
Въглеродна стомана	200	12
Неръждаема стомана 304	193	17.3
Алуминий 6061	69	23.6
Мед	117	16.6
Титан	114	8.6
Месинг	100	19

Калкулатор за термично напрежение

Резултати

Термично напрежение в ограничени елементи

Общи стойности на CTE