Perubahan panjang ΔL
Positif untuk pemuaian dan negatif untuk penyusutan.
Rekayasa termal · Pemuaian bebas
Kalkulator pemuaian termal linear
Hitung pemuaian atau penyusutan bebas suatu komponen dari panjang awal, koefisien muai linear, dan selisih temperatur.
Dibuat v1.0
Oleh Thibaut Grzelak, Insinyur Analisis Mekanik
02
PemuaianHasil
Panjang akhir L
m
L = L₀ + ΔL.
Regangan termal
µε
εth = α · ΔT.
Perubahan relatif
%
ΔL / L₀ dalam persen.
Rincian perhitunganHubungan dan substitusi numerik
εth = α · ΔTΔL = α · L₀ · ΔT = εth · L₀L = L₀ + ΔLL₀panjang awalmm, cm, m, in, ft
Lpanjang akhirsatuan panjang
ΔLperubahan panjangµm, mm, cm, m, in
αkoefisien muai linearK⁻¹, °C⁻¹, °F⁻¹
ΔTselisih T𝒇 − TᵢK, °C, °F
εthregangan termal bebastak berdimensi, %, µε
Substitusi numerik
ΔT = 40 °C = 40 K
εth = 12 × 10⁻⁶ × 40 = 480 µεΔL = 12 × 10⁻⁶ × 2 × 40 = 0.96 mmL = 2 + 0.00096 = 2.00096 mPerhitungan pemuaian bebas dengan α konstan. Nilai material bersifat perkiraan dan harus diverifikasi untuk grade serta rentang temperatur aktual. Jika pemuaian ditahan, tegangan termal dapat timbul.
01Koefisien material perkiraan
Nilai α tipikal
Nilai dinyatakan dalam µm/(m·K), yang secara numerik setara dengan 10⁻⁶ K⁻¹.
| Material | α [µm/(m·K)] | Catatan |
|---|---|---|
| Baja | 12 | Nilai indikatif umum. Periksa grade baja dan rentang suhu. |
| Baja tahan karat | 14 | Nilai indikatif sekitar 14 × 10⁻⁶ K⁻¹ dengan variasi menurut keluarga. |
| Aluminium | 23 | Nilai indikatif umum; paduan berbeda dapat memiliki nilai berbeda. |
| Beton | 12 | Nilai indikatif yang bergantung pada campuran, agregat, dan kelembapan. |
| Perunggu | 17.5 | Nilai indikatif; komposisi tepat memengaruhi koefisien. |
| Konstantan | 15.2 | Nilai indikatif untuk paduan tipe konstantan. |
| Tembaga | 17 | Nilai indikatif umum; periksa kondisi metalurgi dan suhu. |
02Memahami satuan
Mengapa 12 berarti 12 × 10⁻⁶
Dalam satuan µm/(m·K), memasukkan 12 berarti 12 × 10⁻⁶ K⁻¹ atau 0,000012 K⁻¹. Untuk selisih temperatur, 40 °C dan 40 K menunjukkan perubahan yang sama.
03Asumsi dan batasan
Ruang lingkup validitas
- Komponen homogen dengan pemuaian bebas pada arah yang dikaji.
- Koefisien α dianggap konstan dalam rentang temperatur.
- Perubahan relatif panjang kecil.
- Komponen yang ditahan memerlukan analisis tegangan termal tambahan.
Pemuaian bebas material
Rumus, koefisien, dan satuan pemuaian termal
Perubahan panjang bergantung pada L₀, α, dan ΔT. Untuk selisih temperatur, 1 K dan 1 °C memiliki besar yang sama.
Persamaan linear
ΔT positif menghasilkan pemuaian dan ΔT negatif menghasilkan penyusutan.
ΔL = α · L₀ · ΔTBaja
Dengan α ≈ 12 × 10⁻⁶ K⁻¹, batang 2 m memuai sekitar 0,96 mm saat dipanaskan 40 K.
Aluminium
Dengan α ≈ 23 × 10⁻⁶ K⁻¹, kasus yang sama menghasilkan sekitar 1,84 mm.
Pemuaian tertahan
Pengekangan penuh dapat menghasilkan tegangan termal yang juga bergantung pada modulus E.
σth ≈ E · α · ΔT