熱膨張係数 (CTE) とは何ですか?

CTE (α) は、温度変化1℃あたりの長さの変化率です。単位はµm/(m·°C) または 10⁻⁶/°C です。例：鋼鉄のα ≈ 12 µm/(m·°C) は、長さ1mの棒が1℃上昇するごとに12 µm伸びることを意味します。.

拘束されたメンバーの熱応力を計算するにはどうすればよいでしょうか?

膨張が完全に抑制されている場合：σ = E × α × ΔT。ΔT = 100°Cの鋼の場合：σ = 200,000 × 12e-6 × 100 = 240 MPa — ほぼ降伏応力です！

体積膨張とは何ですか？

等方性材料の場合、体積熱膨張係数（CTE）は線形熱膨張係数（CTE）の3倍です。体積変化：ΔV = V₀ × 3α × ΔT。タンク、パイプ、密閉流体システムにおいて重要です。.

配管用の拡張ループのサイズをどのように決めればよいでしょうか?

ループ長 L = √(3 × D × Δ / Sₐ × E)、ここで D = パイプ外径、Δ = 膨張、Sₐ = 許容応力。目安：鋼管の場合、L ≈ 6.2 × √(D × Δ)。.

CTE は温度によって変化しますか?

はい。CTEは一般的に温度とともにわずかに増加します。記載されている値は、一定範囲（通常20～100℃）における平均値です。極低温または高温環境での作業の場合は、実際の温度範囲における具体的なデータを使用してください。.

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熱膨張計算機

20種類以上の材料の線膨張および体積膨張を計算します。アンカー間のパイプ膨張、膨張ループのサイズ、拘束時の熱応力（σ = E·α·ΔT）を計算します。.

線形および体積20種類以上の素材熱応力パイプ拡張

材料

CTEα （×10⁻⁶ /℃）

元の長さ (mm）

温度変化 ΔT （℃）

オリジナル巻（cm³ — オプション、体積測定用）

弾性係数E （GPa — 応力計算用）

クイックプリセット

拡張結果

線膨張ΔL

—

拡張（mm）

—

µm単位の膨張

—

拡大（ミル単位）

—

新しい長さ

—

ひずみε

—

熱応力（拘束されている場合）

—

熱力（1cm²あたり）

—

体積膨張ΔV

—

拡張ループ（鋼管、経験則）

—

線形拡張

ここで、α は 1/°C 単位の熱膨張係数 (CTE)、L₀ は元の長さ、ΔT は温度変化です。.

体積膨張

等方性材料の場合、体積 CTE は線形 CTE の約 3 倍になります。.

熱応力（拘束部材）

膨張が完全に阻止される場合（例：2つの剛性アンカー間のパイプ）、結果として生じる応力は非常に高くなる可能性があります。これは、加熱時には圧縮応力、冷却時には引張応力となります。.

拡張ループのサイズ設定（目安）

ここで、Dはパイプの外径（mm）、Δは膨張率（mm）です。これは鋼管の場合に必要なループ長を示します。その他の材質の場合は、√(E_steel/E_material)で調整してください。.

実例

例 — 6m炭素鋼管、ΔT = 80°C

与えられた： L₀ = 6000 mm、α = 12 × 10⁻⁶ /°C、ΔT = 80°C、E = 200 GPa

ΔL = 12e-6 × 6000 × 80 = 5.76ミリメートル

拘束時の熱応力: σ = 200,000 × 12e-6 × 80 = 192 MPa

拡張ループ（DN100/OD 114 mm）：L ≈ 6.2 × √(114 × 5.76) ≈ 159 mm ≒ 160 mm

材料CTEデータベース

材料	α (×10⁻⁶ /°C)	E (GPa)	備考
炭素鋼	12.0	200	SA-516、P265GH
低合金鋼	12.5	200	16Mo3、SA-387
Cr-Mo鋼（2.25Cr）	12.0	205	SA-335 P22
ステンレス304	17.3	193	1.4301、18Cr-8Ni
ステンレス316	16.0	193	1.4401、16Cr-10Ni-2Mo
ステンレス321	17.0	193	1.4541、Ti安定化
デュプレックス 2205	13.0	200	1.4462
アルミニウム6061	23.6	69	T6焼き入れ
銅	17.0	117	純粋、焼きなまし
真鍮（CuZn30）	20.0	110	カートリッジブラス
青銅（CuSn8）	18.0	110	リン青銅
チタン Gr.2	8.6	103	商業的に純粋な
ニッケル200	13.3	207	純ニッケル
インコネル625	12.8	207	ニッケル-クロム-モジュラー
インコネル718	13.0	211	ニッケル-クロム-鉄
ねずみ鋳鉄	10.5	110	GG25
ダクタイル鋳鉄	11.0	170	GGG40
コンクリート	12.0	30	ミックスによって異なる
ガラス（ソーダ石灰ガラス）	9.0	72	窓ガラス
PTFE（テフロン）	120.0	0.5	非常に高いCTE
HDPE	150.0	1.0	ポリエチレン
PVC	80.0	3.0	硬質PVC
インバー36	1.2	145	超低熱膨張合金

💡 注: CTE値は20～100℃における平均値です。高温または極低温用途の場合は、材料規格の特定のデータを使用してください。.

熱膨張計算機 - 線形、体積、応力

発行元 ニコライ・シェルコヴェンコ オン 2026 年 2 月 15 日 2026 年 3 月 5 日