რა არის თერმული გაფართოების კოეფიციენტი (CTE)?

CTE (α) არის სიგრძის წილადი ცვლილება ტემპერატურის ცვლილების თითო გრადუსზე. ერთეულები: µm/(m·°C) ან 10⁻⁶/°C. მაგალითი: ფოლადი α ≈ 12 µm/(m·°C) ნიშნავს, რომ 1 მ სიგრძის ძელი იზრდება 12 µმ-ით ყოველ 1°C-ზე აწევაზე.

როგორ გამოვთვალო თერმული დაძაბულობა შეზღუდულ ელემენტში?

როდესაც გაფართოების პროცესი სრულად შეჩერებულია: σ = E × α × ΔT. ფოლადისთვის ΔT = 100°C ტემპერატურაზე: σ = 200,000 × 12e-6 × 100 = 240 MPa — თითქმის დენადობის ზღვარი!

რა არის მოცულობითი გაფართოება?

იზოტროპული მასალებისთვის, მოცულობითი CTE ≈ 3 × წრფივი CTE. მოცულობის ცვლილება: ΔV = V₀ × 3α × ΔT. მნიშვნელოვანია ავზების, მილებისა და დახურული სითხის სისტემებისთვის.

როგორ გავზომო მილსადენებისთვის გაფართოების მარყუჟის ზომა?

მარყუჟის სიგრძე L = √(3 × D × Δ / Sₐ × E), სადაც D = მილის გარე დიამეტრი, Δ = გაფართოება, Sₐ = დასაშვები დაძაბულობა. ზოგადი წესი: L ≈ 6.2 × √(D × Δ) ფოლადის მილისთვის.

CTE ტემპერატურასთან ერთად იცვლება?

დიახ. CTE, როგორც წესი, ოდნავ იზრდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად. მოცემული მნიშვნელობები წარმოადგენს საშუალო მნიშვნელობებს გარკვეული დიაპაზონისთვის (როგორც წესი, 20–100°C). კრიოგენული ან მაღალტემპერატურული სამუშაოებისთვის გამოიყენეთ კონკრეტული მონაცემები ფაქტობრივი ტემპერატურის დიაპაზონისთვის.

უფასო საინჟინრო ინსტრუმენტი

თერმული გაფართოების კალკულატორი

20+ მასალისთვის წრფივი და მოცულობითი თერმული გაფართოების გამოთვლა. მილსადენების გაფართოება ანკერებს შორის, გაფართოების მარყუჟის ზომები და თერმული დაძაბულობა შეზღუდვის დროს (σ = E·α·ΔT).

ხაზოვანი და მოცულობითი20+ მასალათერმული სტრესიმილების გაფართოება

მასალა

CTE α (×10⁻⁶ /°C)

ორიგინალი სიგრძე (მმ)

ტემპერატურის ცვლილება ΔT (°C)

ორიგინალი ტომი (სმ³ — სურვილისამებრ, მოცულობითისთვის)

ელასტიურობის მოდული E (GPa — სტრესის გამოთვლისთვის)

სწრაფი წინასწარ დაყენებული პარამეტრები

გაფართოების შედეგები

ხაზოვანი გაფართოება ΔL

—

გაფართოება მმ-ში

—

გაფართოება µm-ში

—

გაფართოება მილებში

—

ახალი სიგრძე

—

დაძაბულობა ε

—

თერმული სტრესი (თუ შეზღუდულია)

—

თერმული ძალა (სმ² ფართობზე)

—

მოცულობითი გაფართოება ΔV

—

გაფართოების მარყუჟი (ფოლადის მილი, ცერა თითის წესი)

—

ხაზოვანი გაფართოება

სადაც α არის თერმული გაფართოების კოეფიციენტი (CTE) 1/°C-ში, L₀ არის საწყისი სიგრძე, ხოლო ΔT არის ტემპერატურის ცვლილება.

მოცულობითი გაფართოება

იზოტროპული მასალებისთვის, მოცულობითი CTE დაახლოებით წრფივ CTE-ზე 3-ჯერ მეტია.

თერმული დაძაბულობა (შეზღუდული წევრი)

როდესაც გაფართოება სრულად არის აღკვეთილი (მაგ., მილი ორ მყარ სამაგრს შორის), შედეგად მიღებული დაძაბულობა შეიძლება ძალიან მაღალი იყოს. ეს არის შეკუმშვა გათბობისთვის და დაჭიმვა გაგრილებისთვის.

გაფართოების მარყუჟის ზომის განსაზღვრა (პრაქტიკული წესი)

სადაც D არის მილის გარე დიამეტრი (მმ) და Δ არის გაფართოება (მმ). ეს იძლევა ფოლადის მილისთვის საჭირო მარყუჟის სიგრძეს. სხვა მასალებისთვის, დაარეგულირეთ √(E_ფოლადი/E_მასალა)-ით.

პრაქტიკული მაგალითი

მაგალითი — 6 მ ნახშირბადოვანი ფოლადის მილი, ΔT = 80°C

მოცემული: L₀ = 6000 მმ, α = 12 × 10⁻⁶ /°C, ΔT = 80°C, E = 200 GPa

ΔL = 12e-6 × 6000 × 80 = 5.76 მმ

თერმული დაძაბულობა, თუ შეზღუდვაა: σ = 200,000 × 12e-6 × 80 = 192 მპა

გაფართოების მარყუჟი (DN100/OD 114 მმ): L ≈ 6.2 × √(114 × 5.76) ≈ 159 მმ ≈ 160 მმ

მასალების CTE მონაცემთა ბაზა

მასალა	α (×10⁻⁶ /°C)	E (GPa)	Notes
ნახშირბადოვანი ფოლადი	12.0	200	SA-516, P265GH
დაბალი შენადნობის ფოლადი	12.5	200	16Mo3, SA-387
Cr-Mo ფოლადი (2.25Cr)	12.0	205	SA-335 P22
უჟანგავი 304	17.3	193	1.4301, 18Cr-8Ni
უჟანგავი 316	16.0	193	1.4401, 16Cr-10Ni-2Mo
უჟანგავი 321	17.0	193	1.4541, Ti-სტაბილიზირებული
დუპლექსი 2205	13.0	200	1.4462
ალუმინი 6061	23.6	69	T6 ხასიათი
სპილენძი	17.0	117	სუფთა, გახურებული
თითბერი (CuZn30)	20.0	110	კარტრიჯის სპილენძი
ბრინჯაო (CuSn8)	18.0	110	ფოსფორის ბრინჯაო
ტიტანი Gr.2	8.6	103	კომერციულად სუფთა
ნიკელი 200	13.3	207	სუფთა ნიკელი
ინკონელი 625	12.8	207	Ni-Cr-Mo
ინკონელი 718	13.0	211	Ni-Cr-Fe
ნაცრისფერი თუჯი	10.5	110	GG25
დრეკადი თუჯი	11.0	170	GGG40
ბეტონი	12.0	30	განსხვავდება ნაზავის მიხედვით
მინა (სოდა-ცაცხვი)	9.0	72	ფანჯრის მინა
PTFE (ტეფლონი)	120.0	0.5	ძალიან მაღალი CTE
მაღალი სიმკვრივის პოლიეთილენის პოლიეთილენის	150.0	1.0	პოლიეთილენი
პოლივინილქლორიდი	80.0	3.0	მყარი PVC
ინვარი 36	1.2	145	ულტრა დაბალი CTE შენადნობი

💡 შენიშვნა: CTE მნიშვნელობები წარმოადგენს 20–100°C-ის საშუალო მნიშვნელობებს. მაღალი ტემპერატურის ან კრიოგენული აპლიკაციებისთვის გამოიყენეთ მასალის სტანდარტებიდან მოცემული კონკრეტული მონაცემები.

თერმული გაფართოების კალკულატორი — ხაზოვანი, მოცულობითი და დაძაბულობის

გამოქვეყნებულია ნიკოლაი შელკოვენკო ჩართულია 2026 წლის 15 თებერვალი 2026 წლის 5 მარტი