Wärmespannungs-Rechner

Über diesen Rechner

Wird ein Bauteil erwärmt oder abgekühlt, ist aber vollständig eingespannt — kann sich also nicht frei ausdehnen oder zusammenziehen —, wandelt sich die verhinderte Maßänderung stattdessen in innere Spannung um. Dieser Rechner wendet die technische Standardformel σ = E · α · ΔT an, wobei E der Elastizitätsmodul des Materials (Steifigkeit) ist, α sein Wärmeausdehnungskoeffizient und ΔT die Temperaturänderung; mit E in GPa, α in ppm/°C und ΔT in °C ergibt sich die Spannung in MPa (das Produkt E · α · ΔT mit diesen Einheiten liegt in kPa vor und wird daher durch 1.000 geteilt, um MPa zu erhalten). Das Vorzeichen folgt ΔT: Erwärmung (positives ΔT) ergibt einen positiven Wert, der eine Druckspannung ist, und Abkühlung ergibt einen negativen Wert, der eine Zugspannung ist.

Dies ist eine entscheidende Berechnung für alles, was an beiden Enden starr befestigt ist: zwischen Ankerpunkten verschweißte Rohrleitungen, durchgehend verschweißte Gleise, mit Widerlagern verbundene Brückenträger und Baugruppen aus mehreren Materialien, bei denen unterschiedliche Ausdehnungsraten an der Verbindung Spannung erzeugen. Ingenieure nutzen sie, um Dehnungsfugen zu dimensionieren, Materialien auszuwählen und zu prüfen, dass ein eingespanntes Bauteil bei der erwarteten Temperaturschwankung weder fließt noch ausknickt.