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什么是热应力和应变?


现在我们将进一步开始讨论材料强度中“热应力与应变”的概念,借助这篇文章。

让我们看看这里热应力和应变的概念

首先我们要理解这里 热应力的概念,之后我们会在这篇文章中看到,热应变。

我们知道,如果我们加热任何材料,材料的温度就会升高,因此材料的尺寸就会增加。同样,如果我们要冷却材料,材料的温度会降低,因此材料的尺寸会减小。

让我们考虑一下,我们要加热或冷却任何材料,就像我们讨论过的,材料的温度会发生变化,因此,材料的尺寸也会发生变化。

我们可以简单地说,根据材料温度的升高或降低,材料会有自由膨胀或自由收缩。如果由于温度变化而使材料的自由膨胀或自由收缩受到部分或完全的限制,材料中就会产生应力,这种应力称为热应力。

这里必须指出,如果不限制由于温度变化而引起的材料的自由膨胀或自由收缩,即允许材料的膨胀或收缩,则材料中不会产生应力。

对于热应力和热应变,我们得出了什么结论?

热应力的基本定义是由于温度的变化而在材料中产生的应力,材料的自由膨胀或自由收缩,由于温度的变化而受到限制。

材料中各自产生的应变称为热应变。

推导热应力和热应变公式

让我们考虑一个金属棒AB,如下图所示。我们假设金属棒的初始温度是T1我们正在加热金属棒,如图所示,在一端达到金属棒的最终温度T2.我们假设金属棒的初始长度是L。
正如我们上面讨论的,如果我们要加热材料,材料的温度将会增加,因此材料的尺寸也会增加。

金属条的温度升高,ΔT = T2- t1
让我们认为,由于温度上升,材料的自由膨胀不受限制,即允许材料的自由膨胀,并在图中显示为BC。

我们假设由于加热使金属棒的温度升高而引起的自由膨胀为δL。自由展开将由如下公式给出,如图所示。

δL =α。l .ΔT
热应变将被确定,如这里写的,帮助以下的结果
热应变Ԑ= δL/L

热应变Ԑ= α。ΔT

让我们认为,如果一个负荷P将施加在B如图,因此我们上面所讨论的,免费自由膨胀或收缩的材料由于温度的变化将被限制,因此会有应力诱导材料即热应力将开发的材料。

热应力,σ =热应变x杨氏弹性模量

热应力σ = α。ΔT。E

我们必须注意到,热应力也被称为温度应力,同样地,热应变也被称为温度应变。
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参考:

材料强度,r.k. Bansal著
图片由:谷歌

我们将会看到另一个重要的话题。复合钢筋的热应力在材料强度类别中,我们将在下一篇文章中介绍。

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