Kalkulator naprężeń termicznych

O tym kalkulatorze

Gdy element konstrukcyjny jest ogrzewany lub chłodzony, ale jest w pełni zamocowany — nie może swobodnie się rozszerzać ani kurczyć — zablokowana zmiana wymiaru zamienia się w naprężenie wewnętrzne. Ten kalkulator stosuje standardowy wzór inżynierski σ = E · α · ΔT, gdzie E to moduł Younga materiału (sztywność), α to jego współczynnik rozszerzalności cieplnej, a ΔT to zmiana temperatury; przy E w GPa, α w ppm/°C i ΔT w °C naprężenie wychodzi w MPa (iloczyn E · α · ΔT w tych jednostkach jest w kPa, więc dzieli się go przez 1 000, by otrzymać MPa). Znak zależy od ΔT: ogrzewanie (dodatnie ΔT) daje wartość dodatnią, czyli naprężenie ściskające, a chłodzenie daje wartość ujemną, czyli naprężenie rozciągające.

To kluczowe obliczenie dla wszystkiego, co jest sztywno zamocowane na obu końcach: rurociągów spawanych między kotwami, torów z szyn spawanych w sposób ciągły, dźwigarów mostowych połączonych z przyczółkami oraz zespołów z wielu materiałów, w których niedopasowane współczynniki rozszerzalności powodują naprężenia w złączu. Inżynierowie używają go do doboru dylatacji, wyboru materiałów i sprawdzenia, że zamocowany element nie ulegnie uplastycznieniu ani wyboczeniu przy spodziewanych wahaniach temperatury.