In de mechanische mechanica zijn de studie van thermische stress en het effect ervan op verschillende materialen belangrijk. Koud en warmte kunnen van invloed zijn op materialen zoals beton en staal. Als een materiaal niet kan krimpen of uitzetten wanneer er temperatuurverschillen zijn, kunnen thermische spanningen optreden die structurele problemen veroorzaken. Om te controleren op problemen, zoals kromtrekken en scheuren in beton, kunnen ingenieurs thermische spanningswaarden van verschillende materialen berekenen en deze vergelijken met vastgestelde parameters.

Vind de formule voor thermische belasting door de vergelijkingen voor spanning en Young-modulus te gebruiken . Deze vergelijkingen zijn:

Vergelijking 1.) Stam (e) = A * d (T)

Vergelijking 2.) Young's modulus (E) = Stress (S) /Stam (e) .

In de spanningsvergelijking verwijst de term "A" naar de lineaire thermische uitzettingscoëfficiënt voor een bepaald materiaal en d (T) het temperatuurverschil. Young's modulus is de verhouding die spanning tot spanning verhoudt. (Referentie 3)

Vervang de waarde voor Stam (e) uit de eerste vergelijking door de tweede vergelijking in stap 1 om Young's modulus (E) = S /[A * d (T)] te krijgen.

Vermenigvuldig elke zijde van de vergelijking in stap 2 met [A * d (T)] om die E * [A * d (T)] te vinden. = S, of de thermische belasting.

Gebruik de vergelijking in stap 3 om de thermische spanning in een aluminium staaf te berekenen die een temperatuurverandering ondergaat of d (T) van 80 graden Fahrenheit. (Referentie 4)

Vind Young's modulus en de thermische uitzettingscoëfficiënt voor aluminium uit tabellen die gemakkelijk te vinden zijn in technische monteursboeken, sommige natuurkundeboeken of online. Deze waarden zijn E = 10.0 x 10 ^ 6 psi en A = (12.3 x 10 ^ -6 inch) /(inch graden Fahrenheit), (zie bron 1 en bron 2). Psi staat voor ponden per vierkante inch, een maateenheid.

Vervang de waarden voor d (T) = 80 graden Fahrenheit, E = 10.0 x 10 ^ 6 psi en A = (12.3 x 10 ^ -6 inch) /(inch graden Fahrenheit) gegeven in stap 4 en stap 5 in de vergelijking die is gegeven in stap 3. U vindt dat de thermische spanning of S = (10,0 x 10 6 psi) (12,3 x 10 ^ -6) inch) /(inch graden Fahrenheit)
(80 graden Fahrenheit) = 9840 psi.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Formuleren van de vergelijking voor thermisch stress, het is belangrijk om te weten wat de relaties zijn tussen stress, spanning, Young's modulus en Hooke's Law. (Zie bron 3)

De lineaire coëfficiënt van thermische uitzetting is een maat voor hoeveel een materiaal uitzet voor elke graad van temperatuurstijging. Deze coëfficiënt is verschillend voor verschillende materialen. (Zie bron 1)

Young's modulus is gerelateerd aan de stijfheid van een materiaal of de elastische mogelijkheden ervan. (Referentie 3)

Merk op dat het voorbeeld in Stap 5 een eenvoudige toepassing van dit principe is. Wanneer ingenieurs werken aan het structurele ontwerp van gebouwen, bruggen en wegen, moeten veel andere factoren ook worden gemeten en vergeleken met verschillende veiligheidsparameters.