18.11 : Термическая деформация

Термическая деформация — это концепция, которая возникает, когда мы рассматриваем, как изменения температуры влияют на конструкции. В отличие от традиционного предположения, что конструкции остаются постоянными под нагрузкой, реальные сценарии часто включают колебания температуры, которые могут существенно повлиять на эти конструкции. Рассмотрим однородный стержень одинакового сечения, свободно покоящийся на плоской горизонтальной поверхности. Если температура стержня увеличивается, стержень удлиняется. Это удлинение пропорционально изменению температуры и первоначальной длине стержня.

Константа пропорциональности в этом соотношении представляет собой специфичную для материала характеристику, известную как коэффициент теплового расширения. Он представляет собой величину, на которую изменится единица длины материала на каждый градус изменения температуры. Коэффициент может быть выражен в единицах на градус Цельсия.

Поскольку стержень деформируется из-за изменения температуры, это приводит к удлинению. Деформация связана с термической деформацией. Важно отметить, что напряжение не обязательно связано с термической деформацией. Он отличает термическую деформацию от механической деформации, которая обычно связана с сопутствующими напряжениями. Понимание термической деформации имеет важное значение при проектировании и анализе конструкций, подверженных изменениям температуры. Термическая деформация должна быть обеспечена для безопасности и целостности конструкций в различных условиях окружающей среды. Это может существенно повлиять на работоспособность и срок службы различных конструкций.