Obsah
V triedach strojárskej techniky je dôležité študovať tepelné namáhanie a jeho vplyv na rôzne materiály. Chlad a teplo môžu ovplyvniť také materiály ako betón a oceľ. Ak materiál nie je schopný zmenšiť sa alebo expandovať, keď existujú teplotné rozdiely, môže dôjsť k tepelnému namáhaniu a spôsobiť štrukturálne problémy. Na zistenie problémov, ako sú deformácie a praskliny v betóne, môžu inžinieri vypočítať hodnoty tepelného namáhania rôznych materiálov a porovnať ich so stanovenými parametrami.
Pomocou vzorca pre napätie a Youngov modul nájdite vzorec pre tepelné namáhanie. Tieto rovnice sú:
Rovnica 1.) Kmeň (e) = A * d (T)
Rovnica 2.) Youngov modul (E) = Stres (S) / Kmeň (e).
V rovnici deformácie pojem „A“ znamená lineárny koeficient tepelnej rozťažnosti pre daný materiál a d (T) je teplotný rozdiel. Youngov modul je pomer medzi stresom a napätím. (Referencia 3)
Nahraďte hodnotu pre kmeň (e) z prvej rovnice do druhej rovnice uvedenej v kroku 1, aby ste dostali Youngov modul (E) = S /.
Vynásobte každú stranu rovnice v kroku 2 tak, aby ste zistili, že E *. = S alebo tepelné namáhanie.
Pomocou rovnice v kroku 3 vypočítajte tepelné napätie v hliníkovej tyči, ktorá podlieha zmene teploty alebo d (T) 80 stupňov Fahrenheita. (Referencia 4)
Nájdite Youngov modul a koeficient tepelnej rozťažnosti pre hliník z tabuliek, ktoré sa dajú ľahko nájsť v knihách mechanikov, niektorých knihách fyziky alebo online. Tieto hodnoty sú E = 10,0 x 10 ^ 6 psi a A = (12,3 x 10 ^ -6 palca) / (palcový stupeň Fahrenheita), (pozri zdroj 1 a zdroj 2). Psi znamená libru na štvorcový palec, mernú jednotku.
Nahradte hodnoty d (T) = 80 stupňov Fahrenheita, E = 10,0 x 10 ^ 6 psi a A = (12,3 x 10 ^ -6 palca) / (palcové stupne Fahrenheita) uvedené v krokoch 4 a 5 do danej rovnice v kroku 3. Zistíte, že tepelné napätie alebo S = (10,0 x 10 ^ 6 psi)(12,3 x 10 - 6 palcov) / (palcové stupne Fahrenheita)(80 stupňov Fahrenheita) = 9840 psi.