Зміст
На уроках інженерної механіки важливе значення має вивчення теплового напруження та його впливу на різні матеріали. Холод і тепло можуть впливати на такі матеріали, як бетон і сталь. Якщо матеріал не може ущільнитись або розширитися, коли є температурні перепади, можуть виникнути теплові напруги та спричинити структурні проблеми. Щоб перевірити наявність проблем, таких як деформація і тріщини в бетоні, інженери можуть розрахувати значення теплових напруг різних матеріалів і порівняти їх із встановленими параметрами.
Знайдіть формулу теплового напруження, скориставшись рівняннями напруги та модуля Юнга. Ці рівняння:
Рівняння 1.) Штам (e) = A * d (T)
Рівняння 2.) Модуль Юнга (E) = напруга (S) / напруження (e).
У рівнянні деформації термін «А» відноситься до лінійного коефіцієнта теплового розширення для даного матеріалу, а d (T) - різниця температур. Модуль Юнга - це відношення, яке стосується напруги до напруги. (Довідка 3)
Замініть значення для штаму (e) з першого рівняння у друге рівняння, яке подано на кроці 1, щоб отримати модуль Юнга (E) = S /.
Помножте кожну сторону рівняння на кроці 2, щоб знайти, що E *. = S, або теплова напруга.
Використовуйте рівняння на кроці 3 для обчислення теплового напруження в алюмінієвому стрижні, який зазнає зміни температури або d (T) 80 градусів за Фаренгейтом. (Довідка 4)
Знайдіть модуль Юнга та коефіцієнт теплового розширення алюмінію з таблиць, знайдених легко в книгах інженерних механіків, деяких книгах з фізики чи в Інтернеті. Ці значення E = 10,0 x 10 ^ 6 psi і A = (12,3 x 10 ^ -6 дюймів) / (дюймових градусів за Фаренгейтом), (Див. Ресурс 1 і Ресурс 2). Psi означає фунт на квадратний дюйм, одиницю виміру.
Замініть значення d (T) = 80 градусів за Фаренгейтом, E = 10,0 x 10 ^ 6 фунтів на квадратний дюйм і A = (12,3 x 10 ^ -6 дюймів) / (дюймових градусів за Фаренгейтом), наведеними в Крок 4 і Крок 5, в задане рівняння на кроці 3. Ви виявите, що теплова напруга або S = (10,0 х 10 ^ 6 фунт / кв.дюйм)(12,3 х 10 ^ -6 дюймів) / (дюймові градуси Фаренгейта)(80 градусів за Фаренгейтом) = 9840 фунтів на кв. Дюйм.