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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
拡張結果
線膨張ΔL
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拡張（mm）
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µm単位の膨張
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拡大（ミル単位）
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新しい長さ
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ひずみε
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熱応力（拘束されている場合）
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熱力（1cm²あたり）
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体積膨張ΔV
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拡張ループ（鋼管、経験則）
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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は配管外径（mm）、Δは伸び（mm）で、結果Lはmmです。係数66は、炭素鋼（E = 200 GPa、Sₐ = 138 MPa）についてガイド付き片持ちはり式 L = √(3 · E · D · Δ / Sₐ) を評価したものです。他の材料または許容応力では完全な式を使用してください（Lは√(E/Sₐ)に比例します）。これはスクリーニング用の概算であり、規格に基づく完全な柔軟性解析ではありません。
計算例
例 — 6m炭素鋼管、ΔT = 80°C
条件： L₀ = 6000 mm、α = 12 × 10⁻⁶ /°C、ΔT = 80°C、E = 200 GPa
ΔL = 12×10⁻⁶ × 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
膨張ループ (DN100/OD 114 mm): L ≈ 66 × √(114 × 5.76) ≈ 1,690 mm ≈ 1.7 m
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-モリブデン |
| 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 |
| 高密度ポリエチレン | 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。
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