열응력이란 무엇인가요?

재료가 가열되거나 냉각될 때, 자유롭게 팽창하거나 수축할 수 없는 상태에서 열응력이 발생합니다. 완전히 구속된 부재의 경우, 열응력은 σ = E × α × ΔT로 표현되며, 여기서 E는 탄성계수, α는 열팽창계수(CTE), ΔT는 온도 변화입니다.

열팽창 계수(CTE)란 무엇입니까?

열팽창계수(α)는 재료가 온도 변화 1도당 팽창하는 정도를 나타냅니다. 강철: 약 12×10⁻⁶/°C, 알루미늄: 약 23×10⁻⁶/°C, 구리: 약 17×10⁻⁶/°C, 스테인리스강: 약 17×10⁻⁶/°C.

열응력은 팽창이 제한될 때 발생합니다. 예를 들어 양쪽 끝이 고정된 파이프, 연속적으로 용접된 레일, 서로 다른 재료가 접합된 경우, 온도 구배가 있는 두꺼운 단면 또는 자유로운 움직임이 제한된 모든 구조물이 이에 해당합니다.

배관에 신축 이음쇠나 루프를 사용하고, 슬라이딩 지지대를 허용하며, 열팽창 계수가 낮은 재료를 선택하고, 단열재로 온도차(ΔT)를 줄이거나, 유연한 연결부를 사용하십시오. 이중 금속 시스템에서는 열팽창 계수 값을 최대한 가깝게 일치시키십시오.

네, 균일하게 가열되는 완전히 구속된 부재의 경우 그렇습니다. 재료는 팽창하려 하지만 팽창할 수 없으므로 내부 압축 응력이 발생합니다. 냉각되면 인장 응력이 발생합니다. 응력의 부호는 팽창 또는 수축이 구속되는지에 따라 달라집니다.

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온도 변화에 노출된 완전 구속 부재의 열응력 σ = E × α × ΔT를 계산하시오.

σ = E·α·ΔT구속 부재#169

재질 사전 설정

탄성 계수 E (GPa)

CTE α (×10⁻⁶ /°C)

온도 변화 ΔT (°C)

빠른 사전 설정

열응력 σ

열 변형률 ε

스트레스 유형

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.

이 페이지에 설명된 절차는 Vibromera 팀이 현장 로터 밸런싱용 휴대형 2채널 밸런서 겸 진동 분석기인 Balanset-1A를 사용하여 개발하고 현장에서 테스트한 것입니다.