מחשבון מאמץ תרמי

אודות מחשבון זה

כאשר רכיב מבני מחומם או מקורר אך מוחזק לגמרי במקומו — אינו יכול להתרחב או להתכווץ בחופשיות — השינוי המימדי שנמנע הופך במקומו למאמץ פנימי. המחשבון מיישם את הנוסחה ההנדסית הסטנדרטית σ = E · α · ΔT, כאשר E הוא מודול יאנג (קשיחות) של החומר, α הוא מקדם ההתפשטות התרמית שלו, ו-ΔT הוא שינוי הטמפרטורה; כש-E ב-GPa, α ב-ppm/°C ו-ΔT ב-°C, המאמץ יוצא ב-MPa (המכפלה E · α · ΔT ביחידות אלה היא ב-kPa, ולכן היא מחולקת ב-1,000 כדי לקבל MPa). הסימן עוקב אחר ΔT: חימום (ΔT חיובי) נותן ערך חיובי, שהוא מאמץ לחיצה, וקירור נותן ערך שלילי, שהוא מאמץ מתיחה.

זהו חישוב קריטי לכל דבר שמקובע בקשיחות בשני קצותיו: צינורות מרותכים בין עוגנים, פסי רכבת מרותכים ברציפות, קורות גשר המחוברות לקצוות הגשר, ומכלולים מכמה חומרים שבהם קצבי התפשטות שאינם תואמים יוצרים מאמץ בחיבור. מהנדסים משתמשים בו כדי לתכנן את גודלם של חיבורי התפשטות, לבחור חומרים ולוודא שרכיב מוחזק לא יגיע לכניעה ולא יתעקם תחת תנודת הטמפרטורה הצפויה לו.