Ứng suất nhiệt là gì?

Ứng suất nhiệt phát sinh khi vật liệu được nung nóng hoặc làm nguội nhưng không thể giãn nở hoặc co lại tự do. Đối với một cấu kiện bị hạn chế hoàn toàn: σ = E × α × ΔT, trong đó E là mô đun đàn hồi, α là hệ số giãn nở nhiệt (CTE) và ΔT là sự thay đổi nhiệt độ.

Hệ số giãn nở nhiệt (CTE) là gì?

Hệ số giãn nở nhiệt (CTE, α) đo lường mức độ giãn nở của vật liệu trên mỗi độ thay đổi nhiệt độ. Thép: ~12×10⁻⁶/°C, Nhôm: ~23×10⁻⁶/°C, Đồng: ~17×10⁻⁶/°C, Thép không gỉ: ~17×10⁻⁶/°C.

Ứng suất nhiệt xảy ra khi nào?

Ứng suất nhiệt xảy ra khi sự giãn nở bị hạn chế: ống được cố định ở cả hai đầu, đường ray được hàn liên tục, các vật liệu khác nhau được liên kết với nhau, các phần dày có sự chênh lệch nhiệt độ, hoặc bất kỳ cấu trúc nào bị hạn chế chuyển động tự do.

Làm thế nào để giảm thiểu ứng suất nhiệt?

Sử dụng khớp giãn nở hoặc vòng xoắn trong đường ống, cho phép các giá đỡ trượt, chọn vật liệu có hệ số giãn nở nhiệt (CTE) thấp hơn, giảm chênh lệch nhiệt độ (ΔT) bằng vật liệu cách nhiệt hoặc sử dụng các mối nối linh hoạt. Trong hệ thống lưỡng kim loại, hãy chọn các giá trị CTE càng sát nhau càng tốt.

Liệu ứng suất nhiệt luôn là ứng suất nén khi nung nóng?

Đúng vậy, đối với một cấu kiện bị giới hạn hoàn toàn và được nung nóng đồng đều. Vật liệu cố gắng giãn nở nhưng không thể, do đó ứng suất nén bên trong phát sinh. Quá trình làm nguội gây ra ứng suất kéo. Dấu của ứng suất phụ thuộc vào việc sự giãn nở hay co lại bị hạn chế.

Công cụ kỹ thuật miễn phí

Máy tính ứng suất nhiệt

Tính toán ứng suất nhiệt σ = E × α × ΔT cho một cấu kiện chịu lực hoàn toàn khi thay đổi nhiệt độ.

σ = E·α·ΔTThành viên bị ràng buộc#169

Thiết lập sẵn vật liệu

Mô đun đàn hồi E (GPa)

CTE α (×10⁻⁶ /°C)

Thay đổi nhiệt độ ΔT (°C)

Cài đặt nhanh

Results

Ứng suất nhiệt σ

—

Biến dạng nhiệt ε

—

Loại căng thẳng

—

Ứng suất nhiệt trong các cấu kiện chịu lực

Các giá trị CTE phổ biến

Vật liệu	E (GPa)	α (×10⁻⁶/°C)
Thép cacbon	200	12
Thép không gỉ 304	193	17.3
Nhôm 6061	69	23.6
Đồng	117	16.6
Titan	114	8.6
Thau	100	19

Công cụ tính toán ứng suất nhiệt | σ = E·α·ΔT | Công cụ trực tuyến miễn phí

Được xuất bản bởi Nikolai Shelkovenko trên Ngày 15 tháng 2 năm 2026 Ngày 15 tháng 2 năm 2026

Results

Ứng suất nhiệt trong các cấu kiện chịu lực

Các giá trị CTE phổ biến