Съдържание
В часовете по инженерна механика е важно изучаването на топлинното напрежение и неговия ефект върху различни материали. Студът и топлината могат да засегнат такива материали като бетон и стомана. Ако материалът не може да се свие или разшири, когато има температурни разлики, могат да възникнат термични напрежения и да причинят структурни проблеми. За да проверят за проблеми като изкривяване и пукнатини в бетона, инженерите могат да изчислят стойностите на топлинното напрежение на различни материали и да ги сравняват с установени параметри.
Намерете формулата за термично напрежение, като използвате уравненията за напрежение и модула на Юнг Тези уравнения са:
Уравнение 1.) Щам (e) = A * d (T)
Уравнение 2.) Модул на младите (E) = стрес (S) / напрежение (д).
В уравнението на деформация терминът "А" се отнася до линейния коефициент на топлинно разширение за даден материал, а d (Т) е температурната разлика. Модулът на Йънг е съотношението, което свързва стреса с напрежението. (Справка 3)
Заменете стойността за щам (д) от първото уравнение във второто уравнение, дадено в стъпка 1, за да получите модула на Йънг (E) = S /.
Умножете всяка страна на уравнението в стъпка 2, за да намерите, че Е *. = S, или топлинното напрежение.
Използвайте уравнението в стъпка 3, за да изчислите топлинното напрежение в алуминиев прът, който претърпява промяна на температурата или d (T) от 80 градуса по Фаренхайт. (Справка 4)
Намерете модула на Йънг и коефициента на топлинно разширение за алуминий от таблици, открити лесно в книги за инженерни механици, някои учебници по физика или онлайн. Тези стойности са E = 10,0 x 10 ^ 6 psi и A = (12,3 x 10 ^ -6 инча) / (инчови градуси по Фаренхайт), (Вижте Resource 1 и Resource 2). Psi означава паунда на квадратен инч, мерна единица.
Заместете стойностите за d (T) = 80 градуса по Фаренхайт, E = 10,0 x 10 ^ 6 psi и A = (12,3 x 10 ^ -6 инча) / (инчови градуси по Фаренхайт), дадени в Стъпка 4 и Стъпка 5, в даденото уравнение в стъпка 3. Откривате, че топлинното напрежение или S = (10.0 x 10 ^ 6 psi)(12,3 x 10 ^ -6 инча) / (инчови градуси по Фаренхайт)(80 градуса по Фаренхайт) = 9840 psi.