Formulaxis
TR
Hesaplamaya başla

Teknik kılavuz · yöntem ve uygulama önerileri

Doğrusal ısıl genleşme

Sıcaklık değişimi bir parçanın boyunu değiştirir. Değişim ilk uzunluğa, malzemeye ve sıcaklık farkına bağlıdır.

Gözden geçirme tarihi

L₀ΔLΔTΔL = α · L₀ · ΔT
ΔT pozitif ve genleşme serbestse uzunluk ΔL kadar artar.

Doğrusal bağıntı

ΔL = α · L₀ · ΔT

Orta sıcaklık aralıklarında ΔL = αL₀ΔT ve εth = αΔT kullanılır.

ΔT'nin işareti ısınma veya soğumayı gösterir. Son uzunluk Lf = L₀ + ΔL'dir.

α birimleri

12 µm/(m·K), 12×10⁻⁶ K⁻¹ anlamına gelir.

Oda sıcaklığına yakın yaklaşık doğrusal genleşme katsayıları
Malzemeα [µm/(m·K)]Dikkat
Çelik12Tipik yaklaşık değerdir. Malzeme kalitesini ve proje sıcaklık aralığını kontrol edin.
Paslanmaz çelik14Yaklaşık değerdir: yaklaşık 14 × 10⁻⁶ K⁻¹; metalürjik aileye bağlı olarak yaklaşık ±4 değişebilir.
Alüminyum23Tipik yaklaşık değerdir. Alaşıma göre farklılık gösterebilir.
Beton12Karışım tasarımı, agrega ve neme bağlı yaklaşık değerdir.
Bronz17.5Yaklaşık değerdir. Bronzun gerçek bileşimi katsayıyı etkiler.
Konstantan15.2Konstantan tipi bir alaşım için yaklaşık değerdir.
Bakır17Tipik yaklaşık değerdir. Metalürjik durumu ve referans sıcaklığını kontrol edin.

Paslanmaz çelikte metalürjik aile önemlidir: bir Outokumpu veri sayfası 20–100 °C arasında bazı ferritik kaliteler için yaklaşık 10×10⁻⁶ K⁻¹, bazı östenitik kaliteler için ise 16×10⁻⁶ K⁻¹ verir. 14 ön ayarı bilinçli olarak ara bir değerdir.

Engellenmiş genleşme

Hareket engellenirse serbest genleşme formülü tek başına yeterli değildir; ısıl gerilme ayrıca incelenmelidir.

Sıcaklık farkında bir kelvin ile bir santigrat derece aynı büyüklüktedir. Fahrenheit farkı dönüştürülmelidir.

4. Başlangıç uzunluğu neden önemlidir?

Aynı malzemeden yapılmış 20 m uzunluğundaki bir parça, aynı sıcaklık değişiminde 2 m uzunluğundaki parçadan on kat daha fazla genleşir.

Bu nedenle etki özellikle köprülerde, borularda, raylarda ve uzun yapılarda belirgindir.

5. Serbest veya kısıtlanmış genleşme

Formül serbest genleşmeyi verir. Mesnetler hareketi engellerse ısıl kuvvet ve gerilme oluşabilir.

Gerçek davranış mesnet rijitliğine, geometriye, malzemeye ve mevcut boşluklar veya genleşme derzlerine bağlıdır.

Sayısal uygulama

Çelik örneği

L₀ = 2 m, α = 12×10⁻⁶ K⁻¹ ve ΔT = 40 K.

  1. εth = αΔT.
  2. ΔL = εthL₀.
  3. ΔL’yi ilk uzunluğa ekleyin.
  4. ΔL = 0,00096 m.
  5. Dönüştürün: 0,00096 m = 0,96 mm.

Sonuç: ΔL = 0,96 mm.

Serbest doğrusal ısıl genleşme bağıntısı. Tam kaynağı aç ↗

Doğrulamak ve derinleşmek için

Doğrudan kaynaklar

Her bağlantı, genel ana sayfaya değil kullanılan ders, standart veya yayının tam sayfasına gider.

  1. Uluslararası Birimler Sistemi, 9. baskıBIPMBirimler, semboller ve dönüşümler için resmi başvuru.
  2. Mechanics & Materials IMIT OpenCourseWareUygulamalı mekanik ve mukavemet üzerine açık üniversite dersi.
  3. University PhysicsOpenStaxMekanik, akışkanlar, elektrik ve ısıl konular için açık kaynak bölümler.
  4. University PhysicsOpenStaxMekanik, akışkanlar, elektrik ve ısıl konular için açık kaynak bölümler.