Question 1

Що таке термічний стрес?

Accepted Answer

Термічна напруга виникає, коли матеріал нагрівається або охолоджується, але не може вільно розширюватися або стискатися. Для повністю обмеженого елемента: σ = E × α × ΔT, де E – модуль пружності, α – коефіцієнт теплового розширення (КТР), а ΔT – зміна температури.

Question 2

Що таке коефіцієнт теплового розширення (КТР)?

Accepted Answer

КТР (α) вимірює, наскільки розширюється матеріал на один градус зміни температури. Сталь: ~12×10⁻⁶/°C, Алюміній: ~23×10⁻⁶/°C, Мідь: ~17×10⁻⁶/°C, Нержавіюча сталь: ~17×10⁻⁶/°C.

Question 3

Коли виникає термічний стрес?

Accepted Answer

Термічна напруга виникає, коли розширення обмежене: труби, закріплені з обох кінців, рейки, зварені безперервно, різнорідні матеріали, скріплені разом, товсті профілі з температурними градієнтами або будь-яка конструкція, вільно рухаючись якої обмежено.

Question 4

Як можна зменшити термічне напруження?

Accepted Answer

Використовуйте компенсатори або петлі в трубопроводах, дозволяйте ковзні опори, вибирайте матеріали з нижчим КТР, зменшуйте ΔT за допомогою ізоляції або використовуйте гнучкі з'єднання. У біметалевих системах значення КТР повинні бути якомога точніше зіставлені.

Question 5

Чи завжди термічний напруга є стискаючим при нагріванні?

Accepted Answer

Так, для повністю обмеженого елемента, що нагрівається рівномірно. Матеріал намагається розширитися, але не може, тому розвивається внутрішнє напруження стиску. Охолодження викликає напруження розтягу. Знак залежить від того, чи стримується розширення, чи стиснення.

Матеріал	E (ГПа)	α (×10⁻⁶/°C)
Вуглецева сталь	200	12
Нержавіюча сталь 304	193	17.3
Алюміній 6061	69	23.6
Мідь	117	16.6
Титан	114	8.6
Латунь	100	19

Калькулятор термічного напруження

Результати

Термічні напруження в елементах з обмеженнями

Загальні значення CTE