18.11 : Deformación térmica

La deformación térmica es un concepto que surge cuando consideramos cómo los cambios de temperatura afectan las estructuras. A diferencia de la suposición convencional de que las estructuras permanecen constantes bajo carga, los escenarios del mundo real a menudo implican fluctuaciones de temperatura que pueden afectar significativamente estas estructuras. Considere una varilla homogénea con una sección transversal uniforme que descansa libremente sobre una superficie horizontal plana. Si la temperatura de la varilla aumenta, la varilla se alarga. Este alargamiento es proporcional al cambio de temperatura y a la longitud original de la varilla.

La constante de proporcionalidad en esta relación es una característica específica del material conocida como coeficiente de expansión térmica. Representa la cantidad en la que cambiará una unidad de longitud de un material por cada grado de cambio de temperatura. El coeficiente se puede expresar en unidades por grado Celsius.

A medida que la varilla se deforma debido al cambio de temperatura, se produce un alargamiento. La deformación está asociada con la tensión térmica. Es importante señalar que el estrés no está necesariamente relacionado con la deformación térmica. Distingue las deformaciones térmicas de las mecánicas, que normalmente implican tensiones asociadas. Comprender la tensión térmica es esencial para diseñar y analizar estructuras sujetas a cambios de temperatura. Se debe garantizar la tensión térmica para la seguridad e integridad de las estructuras en diferentes condiciones ambientales. Puede afectar significativamente el rendimiento y la vida útil de varias estructuras.