Värmespänningskalkylator

Om denna kalkylator

När ett konstruktionselement värms upp eller kyls ned men är helt fastlåst – oförmöget att expandera eller dra ihop sig fritt – omvandlas den förhindrade dimensionsförändringen i stället till inre spänning. Den här kalkylatorn tillämpar standardformeln inom ingenjörsvetenskap σ = E · α · ΔT, där E är materialets elasticitetsmodul (styvhet), α är dess termiska expansionskoefficient och ΔT är temperaturförändringen; med E i GPa, α i ppm/°C och ΔT i °C blir spänningen i MPa (produkten E · α · ΔT med dessa enheter är i kPa, så den divideras med 1 000 för att ge MPa). Tecknet följer ΔT: uppvärmning (positivt ΔT) ger ett positivt värde, som är tryckspänning, och nedkylning ger ett negativt värde, som är dragspänning.

Det här är en kritisk beräkning för allt som sitter stelt fast i båda ändar: rörledningar svetsade mellan fixpunkter, kontinuerligt svetsade järnvägsspår, brobalkar fastgjutna i landfästen och sammansatta konstruktioner av flera material där olika expansionstal skapar spänning i fogen. Ingenjörer använder den för att dimensionera expansionsfogar, välja material och kontrollera att en fastlåst komponent inte flyter eller knäcks under sin förväntade temperatursvängning.