Содержание
На уроках инженерной механики важное значение имеет изучение теплового напряжения и его влияния на различные материалы. Холод и тепло могут повлиять на такие материалы, как бетон и сталь. Если материал не может сжиматься или расширяться при разнице температур, могут возникнуть термические напряжения и вызвать структурные проблемы. Чтобы проверить наличие проблем, таких как деформация и трещины в бетоне, инженеры могут рассчитать значения тепловых напряжений для различных материалов и сравнить их с установленными параметрами.
Найдите формулу для теплового напряжения, используя уравнения для деформации и модуля Юнга. Эти уравнения:
Уравнение 1.) Штамм (е) = A * d (T)
Уравнение 2.) Модуль Юнга (E) = Напряжение (S) / Напряжение (e).
В уравнении деформации термин «A» относится к линейному коэффициенту теплового расширения для данного материала, а d (T) представляет собой разность температур. Модуль Юнга - это отношение напряжения к напряжению. (Ссылка 3)
Подставьте значение для Штамма (e) из первого уравнения во второе уравнение, данное на шаге 1, чтобы получить модуль Юнга (E) = S /.
Умножьте каждую часть уравнения в шаге 2 на, чтобы найти, что E *. = S или тепловое напряжение.
Используйте уравнение на шаге 3 для расчета теплового напряжения в алюминиевом стержне, который претерпевает изменение температуры или d (T) 80 градусов по Фаренгейту. (Ссылка 4)
Найдите модуль Юнга и коэффициент теплового расширения для алюминия из таблиц, которые можно легко найти в книгах по инженерной механике, в некоторых книгах по физике или в Интернете. Эти значения E = 10,0 x 10 ^ 6 фунтов на квадратный дюйм и A = (12,3 x 10 ^ -6 дюймов) / (дюйм градусов по Фаренгейту), (см. Ресурс 1 и Ресурс 2). Psi обозначает фунты на квадратный дюйм, единицу измерения.
Подставим значения для d (T) = 80 градусов по Фаренгейту, E = 10,0 x 10 ^ 6 фунтов на квадратный дюйм и A = (12,3 x 10 ^ -6 дюймов) / (дюйм градусов по Фаренгейту), приведенные на шаге 4 и шаге 5, в приведенное уравнение на шаге 3. Вы обнаружите, что тепловое напряжение или S = (10,0 х 10 ^ 6 фунтов на квадратный дюйм)(12,3 x 10 ^ -6 дюймов) / (дюйм градусов по Фаренгейту)(80 градусов по Фаренгейту) = 9840 фунтов на квадратный дюйм.