Innhold
I ingeniørmekanikaklasser er studiet av termisk spenning og dens virkning på forskjellige materialer viktig. Kulde og varme kan påvirke materialer som betong og stål. Hvis et materiale ikke klarer å trekke seg sammen eller utvide seg når det er temperaturforskjeller, kan det oppstå termiske spenninger og forårsake strukturelle problemer. For å se etter problemer, for eksempel skjevhet og sprekker i betong, kan ingeniører beregne termiske spenningsverdier for forskjellige materialer og sammenligne dem med etablerte parametere.
Finn formelen for termisk stress ved å bruke ligningene for belastning og Youngs modul. Disse ligningene er:
Ligning 1.) Stamme (e) = A * d (T)
Ligning 2.) Youngs modul (E) = Stress (S) / Strain (e).
I tøyningsligningen refererer uttrykket "A" til den lineære termiske ekspansjonskoeffisient for et gitt materiale, og d (T) er temperaturforskjellen. Youngs modul er forholdet som relaterer stress til belastning. (Henvisning 3)
Sett inn verdien for Strain (e) fra den første ligningen i den andre ligningen gitt i trinn 1 for å få Youngs modul (E) = S /.
Multipliser hver side av ligningen i trinn 2 med å finne den E *. = S, eller termisk spenning.
Bruk ligningen i trinn 3 for å beregne den termiske belastningen i en aluminiumsstang som gjennomgår en temperaturendring eller d (T) på 80 grader Fahrenheit. (Henvisning 4)
Finn Youngs modul og den termiske utvidelseskoeffisienten for aluminium fra tabeller som er lett å finne i mekaniske mekaniske bøker, noen fysikkbøker eller online. Disse verdiene er E = 10,0 x 10 ^ 6 psi og A = (12,3 x 10 ^ -6 tommer) / (tomme grader Fahrenheit), (Se Ressurs 1 og Ressurs 2). Psi står for pounds per square inch, en måleenhet.
Sett inn verdiene for d (T) = 80 grader Fahrenheit, E = 10,0 x 10 ^ 6 psi og A = (12,3 x 10 ^ -6 tommer) / (tomme grader Fahrenheit) gitt i trinn 4 og trinn 5 i ligningen som er gitt i trinn 3. Du finner ut at termisk spenning eller S = (10,0 x 10 ^ 6 psi)(12,3 x 10 ^ -6 tommer) / (tomme grader Fahrenheit)(80 grader Fahrenheit) = 9840 psi.