Hva er termisk stress?

Termisk spenning utvikles når et materiale varmes opp eller avkjøles, men ikke fritt kan utvide seg eller trekke seg sammen. For et fullstendig begrenset element: σ = E × α × ΔT, hvor E er elastisitetsmodulen, α er varmeutvidelseskoeffisienten (CTE), og ΔT er temperaturendringen.

Hva er varmeutvidelseskoeffisienten (CTE)?

CTE (α) måler hvor mye et materiale utvider seg per grad med temperaturendring. Stål: ~12×10⁻⁶/°C, Aluminium: ~23×10⁻⁶/°C, Kobber: ~17×10⁻⁶/°C, Rustfritt stål: ~17×10⁻⁶/°C.

Når oppstår termisk stress?

Termisk spenning oppstår når ekspansjonen er begrenset: rør festet i begge ender, skinner sveiset kontinuerlig, forskjellige materialer limt sammen, tykke seksjoner med temperaturgradienter, eller enhver struktur som er begrenset fra fri bevegelse.

Hvordan kan termisk stress reduseres?

Bruk ekspansjonsfuger eller løkker i rør, tillat glidende støtter, velg materialer med lavere CTE, reduser ΔT med isolasjon, eller bruk fleksible forbindelser. I bimetalliske systemer, samsvar CTE-verdiene så nøyaktig som mulig.

Er termisk spenning alltid kompresjonskraftig ved oppvarming?

Ja, for et fullstendig innspent element varmes det jevnt opp. Materialet prøver å utvide seg, men kan ikke, så indre trykkspenning utvikles. Avkjøling forårsaker strekkspenning. Fortegnet avhenger av om utvidelsen eller sammentrekningen er begrenset.

Gratis ingeniørverktøy

Termisk stresskalkulator

Beregn termisk spenning σ = E × α × ΔT for et fullstendig fastholdt element utsatt for temperaturendring.

σ = E · α · ΔTFastholdt element#169

Forhåndsinnstilt materiale

Elastisitetsmodul E (GPa)

CTE α (×10-⁶ /°C)

Temperaturendring ΔT (°C)

Hurtigforhåndsinnstillinger

Resultater

Termisk spenning σ

Termisk tøyning ε

Stresstype

Termisk spenning i fastholdte elementer

Vanlige CTE-verdier

Materiale	E (GPa)	α (×10⁻⁶/°C)
Karbonstål	200	12
Rustfritt stål 304	193	17.3
Aluminium 6061	69	23.6
Kopper	117	16.6
Titan	114	8.6
Messing	100	19

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.

Prosedyrene som er beskrevet på denne siden, ble utviklet og testet i felt av Vibromera-teamet med Balanset-1A, en bærbar tokanals balanserer og vibrasjonsanalysator for balansering av rotorer på stedet.