Sisu
Insenermehaanika tundides on oluline soojuspinge ja selle mõju uurimine erinevatele materjalidele. Külm ja kuumus võivad mõjutada selliseid materjale nagu betoon ja teras. Kui materjal ei suuda temperatuuride erinevuste ilmnemisel kokku tõmbuda ega paisuda, võivad tekkida termilised pinged ja põhjustada struktuuriprobleeme. Probleemide, näiteks betooni väändumise ja pragude kontrollimiseks saavad insenerid arvutada erinevate materjalide soojuspinge väärtused ja võrrelda neid väljakujunenud parameetritega.
Termilise stressi valemi leidmiseks kasutatakse tüve ja Youngi mooduli võrrandeid. Need võrrandid on:
Võrrand 1.) Tüvi (e) = A * d (T)
Võrrand 2.) Noore moodul (E) = pinge (S) / deformatsioon (e).
Tüvevõrrandis tähistab mõiste „A” antud materjali soojuspaisumise lineaarset koefitsienti ja d (T) on temperatuuri erinevus. Noore moodul on suhe, mis seob stressi pingega. (Viide 3)
Asendage tüve (e) väärtus esimesest võrrandist teise etapis 1 esitatud võrrandiga, et saada Youngi moodul (E) = S /.
Korrutage 2. sammus oleva võrrandi mõlemad pooled, et leida see E *. = S ehk termiline pinge.
Kasutage 3. etapis toodud võrrandit alumiiniumvarda termopinge arvutamiseks, mille temperatuurimuutus või d (T) on 80 kraadi Fahrenheiti järgi. (Viide 4)
Leia Youngi moodul ja alumiiniumi soojuspaisumistegur tabelitest, mis on hõlpsasti leitavad mehaanikaraamatutest, mõnedest füüsikaraamatutest või veebist. Need väärtused on E = 10,0 x 10 ^ 6 psi ja A = (12,3 x 10 ^ -6 tolli) / (tolli kraadi Fahrenheiti järgi) (vt ressurss 1 ja ressurss 2). Psi tähistab naela ruut tolli kohta, mis on mõõtühik.
Asendage etapis 4 ja 5 antud väärtused d (T) = 80 kraadi Fahrenheiti, E = 10,0 x 10 ^ 6 psi ja A = (12,3 x 10 ^ -6 tolli) / (tolli kraadi Fahrenheiti järgi) väärtuses, mis on antud etapis 3. Leiate, et termiline stress või S = (10,0 x 10 ^ 6 psi)(12,3 x 10 ^ -6 tolli) / (tolli kraadi Fahrenheiti järgi)(80 kraadi Fahrenheiti järgi) = 9840 psi.