Czym jest stres cieplny?

Naprężenie termiczne powstaje, gdy materiał jest ogrzewany lub chłodzony, ale nie może się swobodnie rozszerzać ani kurczyć. Dla elementu w pełni ograniczonego: σ = E × α × ΔT, gdzie E to moduł sprężystości, α to współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE), a ΔT to zmiana temperatury.

Co to jest współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE)?

Współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE) (α) mierzy, o ile materiał rozszerza się pod wpływem zmiany temperatury. Stal: ~12×10⁻⁶/°C, aluminium: ~23×10⁻⁶/°C, miedź: ~17×10⁻⁶/°C, stal nierdzewna: ~17×10⁻⁶/°C.

Kiedy występuje stres cieplny?

Naprężenia cieplne powstają, gdy rozszerzalność cieplna jest ograniczona: rury zamocowane na obu końcach, szyny zespawane w sposób ciągły, materiały o różnych kształtach sklejone ze sobą, grube sekcje z gradientami temperatury lub jakakolwiek konstrukcja ograniczona do swobodnego ruchu.

Jak można zmniejszyć stres cieplny?

Stosuj kompensatory lub pętle w rurociągach, stosuj przesuwne podpory, wybieraj materiały o niższym współczynniku rozszerzalności cieplnej (CTE), zmniejszaj ΔT za pomocą izolacji lub stosuj elastyczne połączenia. W systemach bimetalicznych dopasuj wartości współczynnika rozszerzalności cieplnej (CTE) tak ściśle, jak to możliwe.

Czy naprężenie cieplne podczas ogrzewania jest zawsze ściskające?

Tak, dla elementu w pełni skrępowanego, ogrzewanego równomiernie. Materiał próbuje się rozszerzyć, ale nie może, więc powstają wewnętrzne naprężenia ściskające. Schładzanie powoduje naprężenia rozciągające. Znak zależy od tego, czy ograniczane jest rozszerzanie, czy kurczenie.

Darmowe narzędzie inżynieryjne

Kalkulator naprężeń termicznych

Oblicz naprężenie cieplne σ = E × α × ΔT dla całkowicie skrępowanego elementu poddanego zmianie temperatury.

σ = E·α·ΔTCzłonek ograniczony#169

Materiał wstępnie ustawiony

Moduł sprężystości E (GPa)

CTE α (×10⁻⁶ /°C)

Zmiana temperatury ΔT (°C)

Szybkie ustawienia wstępne

Wyniki

Naprężenie termiczne σ

—

Odkształcenie termiczne ε

—

Rodzaj stresu

—

Naprężenia termiczne w elementach skrępowanych

Typowe wartości CTE

Tworzywo	E (GPa)	α (×10⁻⁶/°C)
Stal węglowa	200	12
Stal nierdzewna 304	193	17.3
Aluminium 6061	69	23.6
Miedź	117	16.6
Tytan	114	8.6
Mosiądz	100	19

Kalkulator naprężeń termicznych | σ = E·α·ΔT | Darmowe narzędzie online

Opublikowane przez Nikolai Shelkovenko na 15 lutego 2026 15 lutego 2026

Wyniki

Naprężenia termiczne w elementach skrępowanych

Typowe wartości CTE