Τι είναι η θερμική καταπόνηση;

Θερμική τάση αναπτύσσεται όταν ένα υλικό θερμαίνεται ή ψύχεται αλλά δεν μπορεί να διασταλεί ή να συσταλεί ελεύθερα. Για ένα πλήρως περιορισμένο μέλος: σ = E × α × ΔT, όπου E είναι το μέτρο ελαστικότητας, α είναι ο συντελεστής θερμικής διαστολής (CTE) και ΔT είναι η μεταβολή της θερμοκρασίας.

Ποιος είναι ο συντελεστής θερμικής διαστολής (CTE);

Ο συντελεστής διαστολής θερμοκρασίας (α) μετρά πόσο διαστέλλεται ένα υλικό ανά βαθμό μεταβολής της θερμοκρασίας. Χάλυβας: ~12×10⁻⁶/°C, Αλουμίνιο: ~23×10⁻⁶/°C, Χαλκός: ~17×10⁻⁶/°C, Ανοξείδωτος χάλυβας: ~17×10⁻⁶/°C.

Πότε εμφανίζεται η θερμική καταπόνηση;

Η θερμική καταπόνηση εμφανίζεται όταν η διαστολή περιορίζεται: σωλήνες στερεωμένοι και στα δύο άκρα, ράγες συγκολλημένες συνεχώς, ανόμοια υλικά συγκολλημένα μεταξύ τους, παχιά τμήματα με διαβαθμίσεις θερμοκρασίας ή οποιαδήποτε δομή που περιορίζεται από την ελεύθερη κίνηση.

Πώς μπορεί να μειωθεί η θερμική καταπόνηση;

Χρησιμοποιήστε συνδέσμους διαστολής ή βρόχους στις σωληνώσεις, επιτρέψτε συρόμενα στηρίγματα, επιλέξτε υλικά με χαμηλότερο συντελεστή θερμικής διαστολής (CTE), μειώστε το ΔT με μόνωση ή χρησιμοποιήστε εύκαμπτες συνδέσεις. Σε διμεταλλικά συστήματα, αντιστοιχίστε τις τιμές CTE όσο το δυνατόν πιο πιστά.

Είναι η θερμική καταπόνηση πάντα συμπιεστική κατά τη θέρμανση;

Ναι, για ένα πλήρως περιορισμένο μέλος που θερμαίνεται ομοιόμορφα. Το υλικό προσπαθεί να διασταλεί αλλά δεν μπορεί, επομένως αναπτύσσεται εσωτερική θλιπτική τάση. Η ψύξη προκαλεί εφελκυστική τάση. Το πρόσημο εξαρτάται από το αν η διαστολή ή η συστολή περιορίζεται.

Δωρεάν εργαλείο μηχανικής

Υπολογιστής θερμικής καταπόνησης

Υπολογίστε τη θερμική τάση σ = E × α × ΔT για ένα πλήρως περιορισμένο μέλος που υπόκειται σε μεταβολή θερμοκρασίας.

σ = E·α·ΔTΠεριορισμένο Μέλος#169

Προεπιλογή υλικού

Μέτρο ελαστικότητας E (GPa)

Συντελεστής Θερμοκρασίας α (×10⁻⁶ /°C)

Αλλαγή θερμοκρασίας ΔT (°C)

Γρήγορες προεπιλογές

Αποτελέσματα

Θερμική τάση σ

—

Θερμική παραμόρφωση ε

—

Τύπος τάσης

—

Θερμική τάση σε περιορισμένα μέλη

Κοινές τιμές CTE

Υλικό	Ε (GPa)	α (×10⁻⁶/°C)
Χάλυβας άνθρακα	200	12
Ανοξείδωτο ατσάλι 304	193	17.3
Αλουμίνιο 6061	69	23.6
Χαλκός	117	16.6
Τιτάνιο	114	8.6
Ορείχαλκος	100	19

Thermal stress develops when a material is heated or cooled but cannot freely expand/contract. For full constraint: σ = E × α × ΔT.

CTE (α) is the fractional change in length per degree. Steel: ~12×10⁻⁶/°C, Aluminum: ~23.6×10⁻⁶/°C, Copper: ~16.6×10⁻⁶/°C.

Pipes fixed at both ends, welded rails, bonded dissimilar materials, thick sections with temperature gradients, or any restrained structure.

Expansion joints, sliding supports, lower CTE materials, insulation to reduce ΔT, flexible connections, or matching CTE in bimetallic systems.

Yes, for a fully constrained member. Heating → material wants to expand → constraint prevents it → compressive stress. Cooling causes tensile stress.

Οι διαδικασίες που περιγράφονται σε αυτή τη σελίδα αναπτύχθηκαν και δοκιμάστηκαν επιτόπου από την ομάδα της Vibromera με χρήση του Balanset-1A, ενός φορητού δικάναλου ζυγοσταθμιστή και αναλυτή δονήσεων για επιτόπια ζυγοστάθμιση ρότορα.

Υπολογιστής Θερμικής Τάσης | σ = E·α·ΔT | Δωρεάν Ηλεκτρονικό Εργαλείο

Αποτελέσματα

Θερμική τάση σε περιορισμένα μέλη

Κοινές τιμές CTE

Nikolai Shelkovenko

Κατάστημα

Υποστήριξη

Επαφή