Công cụ tính ứng suất nhiệt

Giới thiệu về công cụ này

Khi một cấu kiện kết cấu được nung nóng hoặc làm lạnh nhưng bị ngăn giữ hoàn toàn — không thể giãn nở hay co lại tự do — thì sự thay đổi kích thước bị ngăn cản sẽ chuyển thành ứng suất bên trong. Công cụ này áp dụng công thức kỹ thuật tiêu chuẩn σ = E · α · ΔT, trong đó E là mô đun Young (độ cứng) của vật liệu, α là hệ số giãn nở nhiệt của nó, và ΔT là độ biến thiên nhiệt độ; với E tính bằng GPa, α tính bằng ppm/°C và ΔT tính bằng °C, ứng suất ra bằng MPa (tích E · α · ΔT với các đơn vị đó tính bằng kPa, nên được chia cho 1.000 để ra MPa). Dấu theo ΔT: nung nóng (ΔT dương) cho giá trị dương, là ứng suất nén, còn làm lạnh cho giá trị âm, là ứng suất kéo.

Đây là phép tính then chốt cho mọi thứ bị cố định cứng ở cả hai đầu: đường ống hàn giữa các điểm neo, đường ray hàn liên tục, dầm cầu liên kết với mố cầu, và các cụm đa vật liệu nơi tốc độ giãn nở không khớp tạo ra ứng suất tại mối nối. Kỹ sư dùng nó để định cỡ khe giãn nở, chọn vật liệu và kiểm tra rằng một bộ phận bị ngăn giữ sẽ không chảy dẻo hay oằn dưới biên độ nhiệt dự kiến.