열팽창 계산기 - 선형, 체적 및 응력 방식 열팽창 계산기 - 선형, 체적 및 응력 방식

열팽창 계산기 - 선형, 체적 및 응력 방식

발행처: 니콜라이 셸코벤코 ~에

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열팽창 계산기

20가지 이상의 재료에 대한 선형 및 체적 열팽창을 계산합니다. 앵커 사이의 파이프 팽창, 팽창 루프 크기 조정 및 구속 조건 하에서의 열응력(σ = E·α·ΔT)을 고려합니다.

선형 및 체적20가지 이상의 재료열응력파이프 확장
빠른 사전 설정

확장 결과

선팽창 ΔL
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팽창(mm)
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팽창(마이크로미터)
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밀 단위 확장
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새로운 길이
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변형률 ε
-
열응력(제한 조건 하에서)
-
열력(제곱센티미터당)
-
부피 팽창 ΔV
-
팽창 루프(강관, 일반적인 규칙)
-

선형 확장

여기서 α는 열팽창 계수(CTE, 1/°C)이고, L₀는 원래 길이이며, ΔT는 온도 변화입니다.

부피 팽창

등방성 재료의 경우, 부피 열팽창 계수는 선형 열팽창 계수의 약 3배입니다.

열응력(구속 부재)

팽창이 완전히 방지될 경우(예: 두 개의 단단한 앵커 사이에 있는 파이프), 결과적으로 매우 높은 응력이 발생할 수 있습니다. 이 응력은 가열 시에는 압축 응력이고 냉각 시에는 인장 응력입니다.

확장 루프 크기 결정 (일반적인 방법)

여기서 D는 파이프의 외경(mm)이고 Δ는 팽창률(mm)입니다. 이를 통해 강관에 필요한 루프 길이를 구할 수 있습니다. 다른 재질의 경우 √(E_steel/E_material)만큼 조정하십시오.

실제 사례

예시 — 6m 탄소강관, ΔT = 80°C

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

ΔL = 12e-6 × 6000 × 80 = 5.76mm

구속 조건 하에서의 열 응력: σ = 200,000 × 12e-6 × 80 = 192 MPa

확장 루프(DN100/OD 114 mm): L ≈ 6.2 × √(114 × 5.76) ≈ 159mm ≈ 160mm

재료 CTE 데이터베이스

재료α (×10⁻⁶ /°C)E(GPa)참고
탄소강12.0200SA-516, P265GH
저합금강12.520016Mo3, SA-387
크롬-몰리브덴강(2.25Cr)12.0205SA-335 P22
스테인리스 30417.31931.4301, 18Cr-8Ni
스테인리스 31616.01931.4401, 16Cr-10Ni-2Mo
스테인리스 32117.01931.4541, 티타늄 안정화
듀플렉스 220513.02001.4462
알루미늄 606123.669T6 템퍼
구리17.0117순수한, 어닐링된
황동(CuZn30)20.0110탄피 황동
청동(CuSn8)18.0110인청동
티타늄 Gr.28.6103상업적으로 순수한
니켈 20013.3207순수 니켈
인코넬 62512.8207니켈-크롬-몰리브덴
인코넬 71813.0211니켈-크롬-철
회주철10.5110GG25
연성 주철11.0170GGG40
콘크리트12.030혼합 비율에 따라 다릅니다.
유리(소다석회)9.072창유리
PTFE(테플론)120.00.5매우 높은 CTE
HDPE150.01.0폴리에틸렌
PVC80.03.0경질 PVC
인바르 361.2145초저열팽창계수(CTE) 합금

💡 참고: 열팽창계수(CTE) 값은 20~100°C 범위의 평균값입니다. 고온 또는 극저온 환경에서의 응용 분야에는 재료 표준에서 제공하는 특정 데이터를 사용하십시오.

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