เครื่องคำนวณความเค้นจากความร้อน

เกี่ยวกับเครื่องคำนวณนี้

เมื่อชิ้นส่วนโครงสร้างถูกทำให้ร้อนหรือเย็นลงแต่ถูกยึดรั้งไว้โดยสมบูรณ์ — ไม่สามารถขยายหรือหดตัวได้อย่างอิสระ — การเปลี่ยนแปลงขนาดที่ถูกป้องกันไว้จะแปลงเป็นความเค้นภายในแทน เครื่องคำนวณนี้ใช้สูตรวิศวกรรมมาตรฐาน σ = E · α · ΔT โดย E คือมอดูลัสของยัง (ความแข็ง) ของวัสดุ α คือสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน และ ΔT คือการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ เมื่อ E เป็น GPa, α เป็น ppm/°C และ ΔT เป็น °C ความเค้นจะออกมาเป็น MPa (ผลคูณ E · α · ΔT ด้วยหน่วยเหล่านั้นเป็น kPa จึงหารด้วย 1,000 เพื่อให้เป็น MPa) เครื่องหมายเป็นไปตาม ΔT: การให้ความร้อน (ΔT เป็นบวก) ให้ค่าบวก ซึ่งเป็นความเค้นอัด และการทำให้เย็นลงให้ค่าลบ ซึ่งเป็นความเค้นดึง

เป็นการคำนวณที่สำคัญยิ่งสำหรับทุกอย่างที่ยึดแน่นทั้งสองปลาย: ท่อส่งที่เชื่อมระหว่างจุดยึด รางรถไฟเชื่อมต่อเนื่อง คานสะพานที่ยึดกับตอม่อ และชิ้นงานประกอบหลายวัสดุที่อัตราการขยายตัวไม่ตรงกันทำให้เกิดความเค้นที่รอยต่อ วิศวกรใช้กำหนดขนาดข้อต่อขยายตัว เลือกวัสดุ และตรวจว่าชิ้นส่วนที่ถูกยึดรั้งจะไม่ครากหรือโก่งเดาะภายใต้ช่วงอุณหภูมิที่คาดไว้