כיצד לחשב מתח תרמי

תוֹכֶן

• טיפים

בשיעורי מכניקה הנדסית יש חשיבות לחקר המתח התרמי והשפעתו על חומרים שונים. קור וחום יכולים להשפיע על חומרים כמו בטון ופלדה. אם חומר אינו מסוגל להתכווץ או להתרחב כאשר ישנם הפרשי טמפרטורה, עלולים להיווצר מתחים תרמיים ולגרום לבעיות מבניות. כדי לבדוק בעיות, כמו עיוות וסדקים בבטון, המהנדסים יכולים לחשב ערכי לחץ תרמי של חומרים שונים ולהשוות ביניהם עם פרמטרים שנקבעו.

מצא את הנוסחה לסטרס תרמי על ידי שימוש במשוואות למתח ולמודולוס של יאנג. משוואות אלה הן:

משוואה 1.) זן (ה) = A * d (T)

משוואה 2.) המודולוס של יאנג (E) = מתח (S) / זן (ה).

במשוואת המתח, המונח "A" מתייחס למקדם ההתפשטות הליניארי של חומר נתון ו- d (T) הוא הפרש הטמפרטורה. המודולוס של יאנג הוא היחס המתייחס למתח למתח. (הפניה 3)

החלף את הערך למתח (e) מהמשוואה הראשונה למשוואה השנייה שניתנה בשלב 1 כדי לקבל את המודולוס של יאנג (E) = S /.

הכפל כל אחד משני הצדדים של המשוואה בשלב 2 על ידי מציאת ש E *. = S, או הלחץ התרמי.

השתמש במשוואה בשלב 3 כדי לחשב את המתח התרמי במוט אלומיניום שעובר שינוי טמפרטורה או d (T) של 80 מעלות פרנהייט. (הפניה 4)

מצא את המודולוס של יאנג ואת מקדם ההתרחבות התרמית לאלומיניום משולחנות שנמצאו בקלות בספרי מכניקה הנדסית, בספרי פיזיקה או באינטרנט. ערכים אלה הם E = 10.0 x 10 ^ 6 psi ו- A = (12.3 x 10 ^ -6 אינץ ') / (אינץ' מעלות פרנהייט), (ראה משאב 1 ומשאב 2). Psi מייצג קילוגרמים לכל סנטימטר רבוע, יחידת מדידה.

החלף את הערכים עבור d (T) = 80 מעלות פרנהייט, E = 10.0 x 10 ^ 6 psi ו- A = (12.3 x 10 ^ -6 אינץ ') / (אינץ' מעלות פרנהייט) שניתנו בשלב 4 ושלב 5 למשוואה שניתנה בשלב 3. אתה מגלה שהמתח התרמי או S = (10.0 x 10 ^ 6 psi)(12.3 x 10 ^ -6 אינץ ') / (אינץ' מעלות פרנהייט)(80 מעלות פרנהייט) = 9840 psi.

טיפים