Περιεχόμενο
Στα μαθήματα μηχανικής μηχανικής, η μελέτη του θερμικού στρες και η επίδρασή του σε διάφορα υλικά είναι σημαντική. Το κρύο και η θερμότητα μπορούν να επηρεάσουν τέτοια υλικά όπως σκυρόδεμα και χάλυβα. Εάν ένα υλικό δεν είναι σε θέση να συσσωρευτεί ή να επεκταθεί όταν υπάρχουν διαφορές θερμοκρασίας, μπορεί να προκύψουν θερμικές τάσεις και να προκαλέσουν διαρθρωτικά προβλήματα. Για να ελέγξουν τα προβλήματα, όπως οι στρεβλώσεις και οι ρωγμές στο σκυρόδεμα, οι μηχανικοί μπορούν να υπολογίσουν τις θερμικές τιμές πίεσης διαφορετικών υλικών και να τις συγκρίνουν με τις καθορισμένες παραμέτρους.
Βρείτε τη φόρμουλα θερμικού στρες χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις για το στέλεχος και το συντελεστή Young. Αυτές οι εξισώσεις είναι:
Εξίσωση 1.) Στέλεχος (e) = Α * ά (Τ)
Εξίσωση 2.) Μέτρο Young (E) = Άγχος (S) / Στέλεχος (e).
Στην εξίσωση καταπόνησης, ο όρος "Α" αναφέρεται στον γραμμικό συντελεστή θερμικής διαστολής για ένα δεδομένο υλικό και ο d (T) είναι η διαφορά θερμοκρασίας. Το συντελεστή Young είναι ο λόγος που σχετίζεται με την καταπόνηση του στελέχους. (Αναφορά 3)
Αντικαταστήστε την τιμή για το Στέλεχος (e) από την πρώτη εξίσωση στη δεύτερη εξίσωση που δίνεται στο βήμα 1 για να λάβετε συντελεστή Young (E) = S /.
Πολλαπλασιάστε κάθε πλευρά της εξίσωσης στο βήμα 2 για να βρείτε ότι E *. = S ή τη θερμική καταπόνηση.
Χρησιμοποιήστε την εξίσωση στο βήμα 3 για να υπολογίσετε τη θερμική τάση σε μια ράβδο αλουμινίου που υπόκειται σε αλλαγή θερμοκρασίας ή d (T) 80 βαθμών Φαρενάιτ. (Αναφορά 4)
Βρείτε το μέτρο του Young και τον συντελεστή θερμικής διαστολής για το αλουμίνιο από τους πίνακες που βρέθηκαν εύκολα στα μηχανικά μηχανικά βιβλία, σε ορισμένα βιβλία φυσικής ή στο διαδίκτυο. Αυτές οι τιμές είναι Ε = 10,0 χ 10 ^ 6 psi και Α = (12,3 χ 10 ^ 6 ίντσες) / (ιντσών βαθμούς Φαρενάιτ), (Βλέπε Πόρος 1 και Πόρος 2). Το Psi αντιπροσωπεύει λίρες ανά τετραγωνική ίντσα, μονάδα μέτρησης.
Αντικαταστήστε τις τιμές για d (T) = 80 βαθμούς Φαρενάιτ, E = 10,0 x 10 ^ 6 psi και A = (12,3 x 10 ^ -6 ίντσες) / (ιντσών βαθμούς Φαρενάιτ) στο Βήμα 3. Βρίσκεστε ότι η θερμική καταπόνηση ή S = (10.0 x 10 ^ 6 psi)(12,3 χ 10 ^ -6 ίντσες) / (ιντσών βαθμούς Φαρενάιτ)(80 βαθμοί Φαρενάιτ) = 9840 psi.