Conţinut
În orele de mecanică inginerească, studiul stresului termic și efectul acestuia asupra diverselor materiale este important. Frigul și căldura pot afecta materiale precum beton și oțel. Dacă un material nu este în măsură să se contracte sau să se extindă când există diferențe de temperatură, pot apărea tensiuni termice și pot cauza probleme structurale. Pentru a verifica probleme, cum ar fi deformarea și fisurile din beton, inginerii pot calcula valorile de solicitare termică ale diferitelor materiale și le pot compara cu parametrii stabiliți.
Găsiți formula pentru stresul termic utilizând ecuațiile pentru tulpină și modulul Young. Aceste ecuații sunt:
Ecuația 1.) Tulpina (e) = A * d (T)
Ecuația 2.) Modulul tânăr (E) = Stresul (S) / Tulpina (e).
În ecuația de tulpini, termenul „A” se referă la coeficientul liniar de expansiune termică pentru un material dat, iar d (T) este diferența de temperatură. Modulul tinerilor este raportul care se referă la stres la efort. (Referința 3)
Se înlocuiește valoarea pentru Strain (e) de la prima ecuație în a doua ecuație dată la pasul 1 pentru a obține modulul Young (E) = S /.
Înmulțiți fiecare parte a ecuației la pasul 2 pentru a găsi că E *. = S, sau tensiunea termică.
Utilizați ecuația din pasul 3 pentru a calcula tensiunea termică într-o tijă de aluminiu care suferă o schimbare de temperatură sau d (T) de 80 de grade Fahrenheit. (Referința 4)
Găsiți modulul Young și coeficientul de expansiune termică pentru aluminiu din tabele găsite cu ușurință în cărțile de mecanică inginerească, unele cărți de fizică sau online. Aceste valori sunt E = 10,0 x 10 ^ 6 psi și A = (12,3 x 10 ^ -6 inch) / (grade Fahrenheit), (Vezi Resursa 1 și Resursa 2). Psi reprezintă livre pe un inchi pătrat, o unitate de măsură.
Înlocuiți valorile pentru d (T) = 80 grade Fahrenheit, E = 10,0 x 10 ^ 6 psi și A = (12,3 x 10 ^ -6 inch) / (inch grade Fahrenheit) date în Pasul 4 și Pasul 5 în ecuația dată la Pasul 3. Aflați că tensiunea termică sau S = (10,0 x 10 ^ 6 psi)(12,3 x 10 ^ -6 inch) / (grade inch Fahrenheit)(80 grade Fahrenheit) = 9840 psi.