熱ストレスとは何ですか?

熱応力は、材料が加熱または冷却されても自由に膨張または収縮できない場合に発生します。完全に拘束された部材の場合、σ = E × α × ΔTとなります。ここで、Eは弾性率、αは熱膨張係数（CTE）、ΔTは温度変化です。

熱膨張係数 (CTE) とは何ですか?

CTE（α）は、温度変化1度あたりの材料の膨張量を表します。鋼鉄：約12×10⁻⁶/°C、アルミニウム：約23×10⁻⁶/°C、銅：約17×10⁻⁶/°C、ステンレス鋼：約17×10⁻⁶/°C。

熱応力は、両端が固定されたパイプ、連続的に溶接されたレール、異種材料が接着されている、温度勾配のある厚い部分、または自由な動きが制限されている構造など、膨張が制限されているときに発生します。

配管には伸縮継手またはループ継手を使用し、スライド式支持部を設け、熱膨張係数（CTE）の低い材料を選択し、断熱材でΔTを低減するか、フレキシブル接続部を使用してください。バイメタルシステムでは、CTE値を可能な限り一致させてください。

はい、完全に拘束された部材を均一に加熱した場合、材料は膨張しようとしますが、膨張できないため、内部に圧縮応力が発生します。冷却すると引張応力が発生します。その符号は、膨張または収縮のどちらが拘束されているかによって異なります。

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温度変化を受ける完全に拘束された部材の熱応力 σ = E × α × ΔT を計算します。

σ = E・α・ΔT制約メンバー#169

マテリアルプリセット

弾性係数E (GPa）

CTEα (×10⁻⁶ /°C)

温度変化 ΔT (℃)

クイックプリセット

熱応力σ

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熱ひずみ ε

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ストレスの種類

—

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.

このページで説明されている手順は、Vibromeraチームが、現場でのロータバランシング用ポータブル2チャンネルバランサー兼振動アナライザーであるBalanset-1Aを使用して開発し、実地試験を行ったものです。