İçerik
Mühendislik mekaniği derslerinde, ısıl gerilmelerin incelenmesi ve çeşitli malzemeler üzerindeki etkisi önemlidir. Soğuk ve ısı, beton ve çelik gibi malzemeleri etkileyebilir. Bir malzeme, sıcaklık farklılıkları olduğunda daralamıyor veya genişleyemiyorsa, termal gerilmeler oluşabilir ve yapısal sorunlara neden olabilir. Betondaki eğilme ve çatlaklar gibi sorunları kontrol etmek için mühendisler, farklı malzemelerin termal gerilme değerlerini hesaplayabilir ve bunları belirlenmiş parametrelerle karşılaştırabilir.
Gerilme denklemlerini ve Young modülünü kullanarak ısıl gerilme formülünü bulun. Bu denklemler:
Denklem 1.) Gerinim (e) = A * d (T)
Denklem 2.) Young modülü (E) = Gerilme (S) / Gerilme (e).
Gerinim denkleminde, “A” terimi, belirli bir malzeme için doğrusal termal genleşme katsayısını ifade eder ve d (T), sıcaklık farkıdır. Young modülü, stresi gerginlikle ilişkilendiren orandır. (Referans 3)
Gerilimin (e) değerini, Young modülünü (E) = S / almak için birinci denklemden 1. adımda verilen ikinci denklemle değiştirin.
Bu E * 'yi bulmak için denklemin her bir tarafını 2. adımda çarpın. = S veya ısıl gerilme.
Sıcaklık değişikliğine uğrayan bir alüminyum çubuktaki termal gerilimi veya 80 derece Fahrenheit olan d (T) değerini hesaplamak için adım 3'teki denklemi kullanın. (Referans 4)
Young'ın modülünü ve aliminyumun termik genleşme katsayısını, mühendislik mekaniği kitaplarında, bazı fizik kitaplarında veya çevrimiçi ortamda kolayca bulunan tablolardan bulun. Bu değerler E = 10,0 x 10 ^ 6 psi ve A = (12,3 x 10 ^ -6 inç) / (inç derece Fahrenheit), (Kaynak 1 ve Kaynak 2'ye bakınız). Psi, inç kare başına pound, bir ölçü birimi anlamına gelir.
4. ve 5. Adımlarda verilen d (T) = 80 derece Fahrenheit, E = 10.0 x 10 ^ 6 psi ve A = (12.3 x 10 ^ -6 inç) / (inç derece Fahrenheit) değerlerini verilen denklemle değiştirin Adım 3'te. Termal stres veya S = (10.0 x 10 ^ 6 psi) olduğunu görüyorsunuz.(12,3 x 10 ^ -6 inç) / (inç derece Fahrenheit)(80 derece Fahrenheit) = 9840 psi.