Vsebina
Pri pouku inženirske mehanike je pomemben študij toplotnih napetosti in njegov vpliv na različne materiale. Hlad in toplota lahko vplivajo na take materiale, kot so beton in jeklo. Če se material ne more skrčiti ali razširiti, kadar obstajajo temperaturne razlike, lahko pride do toplotnih napetosti in povzroči strukturne težave. Za preverjanje težav, kot so upogibanje in razpoke v betonu, lahko inženirji izračunajo vrednosti toplotnih napetosti različnih materialov in jih primerjajo z uveljavljenimi parametri.
Poiščite formulo za toplotni stres z uporabo enačb za napetost in Young-ov modul. Te enačbe so:
Enačba 1.) Obremenitev (e) = A * d (T)
Enačba 2.) Mladijev modul (E) = stres (S) / napetost (e).
V enačbi napetosti se izraz "A" nanaša na linearni koeficient toplotne ekspanzije za dani material in d (T) na temperaturno razliko. Mladijev modul je razmerje, ki navezuje stres na obremenitev. (Sklic 3)
Nadomestite vrednost za sev (e) iz prve enačbe v drugo enačbo, določeno v koraku 1, da dobite Youngov modul (E) = S /.
Pomnožite vsako stran enačbe v koraku 2 tako, da ugotovite, da je E *. = S ali toplotni stres.
Uporabite enačbo v koraku 3 za izračun toplotnega naprezanja v aluminijasti palici, ki ima temperaturno spremembo ali d (T) 80 stopinj Fahrenheita. (Sklic 4)
Poiščite Youngov modul in koeficient toplotne razteznosti aluminija iz tabel, ki jih najdemo v knjigah inženirske mehanike, nekaterih fizičnih knjigah ali na spletu. Te vrednosti so E = 10,0 x 10 ^ 6 psi in A = (12,3 x 10 ^ -6 palcev) / (palčni stopinj Fahrenheit), (glej Resource 1 in Resource 2). Psi pomeni funt na kvadratni palec, mersko enoto.
Vrednosti za d (T) = 80 stopinj Farenhajta, E = 10,0 x 10 ^ 6 psi in A = (12,3 x 10 ^ -6 palcev) / (palčnih stopinj Fahrenheita), podane v korakih 4 in 5, zamenjajte z dano enačbo v koraku 3. Ugotovite, da je toplotna napetost ali S = (10,0 x 10 ^ 6 psi)(12,3 x 10 ^ -6 palcev) / (palčni stopinj Fahrenheit)(80 stopinj Farenhajta) = 9840 psi.