מהו מאמץ תרמי?

מאמץ תרמי נוצר כאשר חומר מחומם או מקורר אך אינו יכול להתרחב או להתכווץ בחופשיות. עבור רכיב מוגבל לחלוטין: σ = E × α × ΔT, כאשר E הוא מודול האלסטיות, α הוא מקדם ההתפשטות התרמית (CTE), ו-ΔT הוא שינוי הטמפרטורה.

מהו מקדם ההתפשטות התרמית (CTE)?

CTE (α) מודד כמה חומר מתרחב לכל דרגת שינוי טמפרטורה. פלדה: ~12×10⁻⁶/°C, אלומיניום: ~23×10⁻⁶/°C, נחושת: ~17×10⁻⁶/°C, נירוסטה: ~17×10⁻⁶/°C.

מתי מתרחש מאמץ תרמי?

מאמץ תרמי מתרחש כאשר ההתפשטות מוגבלת: צינורות קבועים בשני קצוותיהם, מסילות מרותכות ברציפות, חומרים שונים המודבקים יחד, מקטעים עבים עם גרדיאנטים בטמפרטורה, או כל מבנה המוגבל מתנועה חופשית.

כיצד ניתן להפחית את הלחץ התרמי?

השתמשו במפרקי התפשטות או לולאות בצנרת, אפשרו תמיכות הזזה, בחרו חומרים עם CTE נמוך יותר, הפחיתו את ΔT באמצעות בידוד, או השתמשו בחיבורים גמישים. במערכות דו-מתכתיות, התאימו את ערכי CTE ככל האפשר.

האם מאמץ תרמי תמיד דחוס בעת חימום?

כן, עבור רכיב מוגבל לחלוטין, חימום אחיד. החומר מנסה להתרחב אך אינו יכול, ולכן נוצר מאמץ דחיסה פנימי. קירור גורם למאמץ מתיחה. הסימן תלוי בשאלה האם ההתפשטות או ההתכווצות מרוסנות.

כלי הנדסי חינמי

מחשבון מאמץ תרמי

חשב את המאמץ התרמי σ = E × α × ΔT עבור רכיב מוגבל במלואו הנתון לשינוי טמפרטורה.

σ = E·α·ΔTחבר מוגבל#169

חומר מוגדר מראש

מודול אלסטיות E (GPa)

CTE α (×10⁻⁶ /°C)

שינוי טמפרטורה ΔT (°C)

הגדרות מהירות מוגדרות מראש

תוצאות

מאמץ תרמי σ

—

מעוות תרמי ε

—

סוג מאמץ

—

מאמץ תרמי באיברים מוגבלים

ערכי CTE נפוצים

חומר	E (GPa)	α (×10⁻⁶/°C)
פלדת פחמן	200	12
נירוסטה 304	193	17.3
אלומיניום 6061	69	23.6
נְחוֹשֶׁת	117	16.6
טִיטָן	114	8.6
פליז	100	19

ההליכים המתוארים בעמוד זה פותחו ונבדקו בשטח על ידי צוות Vibromera באמצעות ה-Balanset-1A, מאזן דו-ערוצי נייד ומנתח רטט לאיזון רוטורים באתר העבודה.