Kaj je toplotni stres?

Toplotna napetost nastane, ko se material segreva ali ohlaja, vendar se ne more prosto raztezati ali krčiti. Za popolnoma omejen element: σ = E × α × ΔT, kjer je E elastični modul, α koeficient toplotnega raztezanja (CTE) in ΔT sprememba temperature.

Kakšen je koeficient toplotnega raztezanja (CTE)?

Koeficient toplotne razširitve (α) meri, za koliko se material razteza na stopnjo spremembe temperature. Jeklo: ~12×10⁻⁶/°C, aluminij: ~23×10⁻⁶/°C, baker: ~17×10⁻⁶/°C, nerjaveče jeklo: ~17×10⁻⁶/°C.

Kdaj se pojavi toplotni stres?

Toplotne napetosti nastanejo, ko je raztezanje omejeno: cevi, pritrjene na obeh koncih, tirnice, neprekinjeno varjene, različni materiali, spojeni skupaj, debeli profili s temperaturnimi gradienti ali katera koli konstrukcija, ki ji je onemogočeno prosto gibanje.

Kako je mogoče zmanjšati toplotni stres?

V ceveh uporabite dilatacijske spoje ali zanke, omogočite drsne opore, izberite materiale z nižjim koeficientom toplotnega raztezanja (CTE), zmanjšajte ΔT z izolacijo ali uporabite fleksibilne povezave. V bimetalnih sistemih se vrednosti CTE čim bolj ujemajo.

Ali je toplotna napetost pri segrevanju vedno tlačna?

Da, za popolnoma omejen element, ki se enakomerno segreva. Material se poskuša razširiti, vendar ne more, zato se razvije notranja tlačna napetost. Ohlajanje povzroči natezno napetost. Predznak je odvisen od tega, ali je omejeno raztezanje ali krčenje.

Brezplačno inženirsko orodje

Kalkulator toplotnih obremenitev

Izračunajte toplotno napetost σ = E × α × ΔT za popolnoma omejen element, ki je izpostavljen temperaturnim spremembam.

σ = E·α·ΔTOmejeni član#169

Prednastavitev materiala

Elastični modul E (GPa)

KTE α (×10⁻⁶ /°C)

Sprememba temperature ΔT (°C)

Hitre prednastavitve

Rezultati

Toplotna napetost σ

—

Toplotna deformacija ε

—

Vrsta stresa

—

Toplotna napetost v omejenih elementih

Pogoste vrednosti CTE

Material	E (GPa)	α (×10⁻⁶/°C)
Ogljikovo jeklo	200	12
Nerjaveče jeklo 304	193	17.3
Aluminij 6061	69	23.6
Baker	117	16.6
Titan	114	8.6
Medenina	100	19

Kalkulator toplotne napetosti | σ = E·α·ΔT | Brezplačno spletno orodje

Objavil Nikolaj Šelkovenko na 15. februar 2026 15. februar 2026

Rezultati

Toplotna napetost v omejenih elementih

Pogoste vrednosti CTE