تنش حرارتی چیست؟

تنش حرارتی زمانی ایجاد میشود که یک ماده گرم یا سرد شود اما نتواند آزادانه منبسط یا منقبض شود. برای یک عضو کاملاً مقید: σ = E × α × ΔT، که در آن E مدول الاستیک، α ضریب انبساط حرارتی (CTE) و ΔT تغییر دما است.

ضریب انبساط حرارتی (CTE) چیست؟

CTE (α) میزان انبساط یک ماده را به ازای هر درجه تغییر دما اندازهگیری میکند. فولاد: ~12×10⁻⁶/°C، آلومینیوم: ~23×10⁻⁶/°C، مس: ~17×10⁻⁶/°C، فولاد ضد زنگ: ~17×10⁻⁶/°C.

چه زمانی تنش حرارتی رخ میدهد؟

تنش حرارتی زمانی رخ میدهد که انبساط محدود شود: لولههایی که از دو انتها ثابت شدهاند، ریلهایی که به طور مداوم جوش داده شدهاند، مواد غیرمشابه که به هم متصل شدهاند، مقاطع ضخیم با گرادیان دما یا هر سازهای که از حرکت آزاد منع شده باشد.

چگونه میتوان تنش حرارتی را کاهش داد؟

از اتصالات یا حلقههای انبساطی در لولهکشی استفاده کنید، تکیهگاههای کشویی را مجاز کنید، موادی با CTE پایینتر انتخاب کنید، ΔT را با عایق کاهش دهید یا از اتصالات انعطافپذیر استفاده کنید. در سیستمهای دوفلزی، مقادیر CTE را تا حد امکان به هم نزدیک کنید.

آیا تنش حرارتی هنگام گرم شدن همیشه فشاری است؟

بله، برای یک عضو کاملاً مقید که به طور یکنواخت گرم میشود. ماده سعی میکند منبسط شود اما نمیتواند، بنابراین تنش فشاری داخلی ایجاد میشود. سرد شدن باعث تنش کششی میشود. علامت بستگی به این دارد که آیا انبساط یا انقباض مهار شده است یا خیر.

ابزار مهندسی رایگان

ماشین حساب تنش حرارتی

تنش حرارتی σ = E × α × ΔT را برای یک عضو کاملاً مقید که در معرض تغییر دما قرار دارد، محاسبه کنید.

σ = E·α·ΔTعضو مقید#169

از پیش تعیین شده مواد

مدول الاستیک E (گیگاپاسکال)

CTE آلفا (×10⁻⁶ /°C)

تغییر دما ΔT (درجه سانتیگراد)

پیش‌تنظیم‌های سریع

Results

تنش حرارتی σ

—

کرنش حرارتی ε

—

نوع استرس

—

تنش حرارتی در اعضای مقید

مقادیر رایج CTE

مواد	E (گیگاپاسکال)	α (×10⁻⁶/°C)
فولاد کربنی	200	12
فولاد ضد زنگ 304	193	17.3
آلومینیوم ۶۰۶۱	69	23.6
مس	117	16.6
تیتانیوم	114	8.6
برنج	100	19

محاسبه‌گر تنش حرارتی | σ = E·α·ΔT | ابزار آنلاین رایگان

منتشر شده توسط Nikolai Shelkovenko روی فوریه ۱۵, ۲۰۲۶ فوریه ۱۵, ۲۰۲۶

Results

تنش حرارتی در اعضای مقید

مقادیر رایج CTE