Kalkulačka tepelného napětí

O této kalkulačce

Když je konstrukční prvek zahříván nebo ochlazován, ale je plně sevřený — nemůže se volně roztahovat ani smršťovat — změna rozměru, které je zabráněno, se přemění na vnitřní napětí. Tato kalkulačka používá standardní inženýrský vzorec σ = E · α · ΔT, kde E je Youngův modul materiálu (tuhost), α je jeho součinitel tepelné roztažnosti a ΔT je změna teploty; při E v GPa, α v ppm/°C a ΔT v °C vyjde napětí v MPa (součin E · α · ΔT s těmito jednotkami je v kPa, proto se dělí 1 000, aby vyšly MPa). Znaménko se řídí ΔT: zahřátí (kladné ΔT) dává kladnou hodnotu, což je tlakové napětí, a ochlazení dává zápornou hodnotu, což je tahové napětí.

Jde o zásadní výpočet pro všechno, co je pevně upevněno na obou koncích: potrubí svařená mezi kotvami, kolejnice bezstykové koleje, mostní nosníky spojené s opěrami a sestavy z více materiálů, kde nesourodá roztažnost vytváří napětí ve spoji. Inženýři jej používají k dimenzování dilatačních spár, výběru materiálů a ověření, že sevřená součást nepodlehne plastickému přetvoření ani nevybočí při očekávaném teplotním rozkmitu.