Giãn nở nhiệt dài: công thức và ví dụ

Quan hệ tuyến tính

ΔL = α · L₀ · ΔT

Trong khoảng nhiệt độ vừa phải dùng ΔL = αL₀ΔT và εth = αΔT.

Dấu của ΔT cho biết nung nóng hay làm nguội. Chiều dài cuối Lf = L₀ + ΔL.

Đơn vị của α

Giá trị 12 µm/(m·K) nghĩa là 12×10⁻⁶ K⁻¹.

Hệ số giãn nở dài tham khảo gần nhiệt độ phòng
Vật liệu	α [µm/(m·K)]	Lưu ý
Thép	12	Giá trị tham khảo điển hình. Hãy kiểm tra mác vật liệu và dải nhiệt độ dự án.
Thép không gỉ	14	Giá trị tham khảo khoảng 14 × 10⁻⁶ K⁻¹, có thể thay đổi khoảng ±4 tùy họ vật liệu.
Nhôm	23	Giá trị tham khảo điển hình. Từng hợp kim có thể khác.
Bê tông	12	Giá trị tham khảo phụ thuộc cấp phối, cốt liệu và độ ẩm.
Đồng thiếc	17.5	Giá trị tham khảo. Thành phần chính xác của đồng thiếc ảnh hưởng hệ số.
Constantan	15.2	Giá trị tham khảo cho hợp kim loại constantan.
Đồng	17	Giá trị tham khảo điển hình. Hãy kiểm tra trạng thái luyện kim và nhiệt độ tham chiếu.

Với thép không gỉ, họ luyện kim rất quan trọng: tài liệu Outokumpu cho khoảng 10×10⁻⁶ K⁻¹ với một số mác ferritic và 16×10⁻⁶ K⁻¹ với một số mác austenitic trong khoảng 20–100 °C. Giá trị đặt sẵn 14 cố ý là mức trung gian.

Giãn nở bị cản

Nếu chuyển vị bị khóa, công thức giãn nở tự do không đủ và cần tính ứng suất nhiệt.

Với chênh lệch nhiệt độ, một kelvin và một độ Celsius có cùng độ lớn. Chênh lệch Fahrenheit phải được đổi.

4. Vì sao chiều dài ban đầu quan trọng

Một chi tiết dài 20 m giãn nở gấp mười lần chi tiết 2 m cùng vật liệu và cùng thay đổi nhiệt độ.

Vì vậy hiệu ứng đặc biệt rõ ở cầu, đường ống, ray và kết cấu dài.

5. Giãn nở tự do hoặc bị cản trở

Công thức cho giãn nở tự do. Nếu gối cản chuyển vị, lực và ứng suất nhiệt có thể phát sinh.

Ứng xử thực phụ thuộc độ cứng gối, hình học, vật liệu và khe hở hoặc khớp giãn nở.

Áp dụng số

Ví dụ với thép

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

εth = αΔT.
ΔL = εthL₀.
Cộng ΔL vào chiều dài ban đầu.
ΔL = 0,00096 m.
Đổi: 0,00096 m = 0,96 mm.

Kết quả: ΔL = 0,96 mm.

Quan hệ giãn nở nhiệt tự do. Mở nguồn chính xác ↗

Để kiểm tra và tìm hiểu sâu

Tài liệu trực tiếp

Mỗi liên kết dẫn tới đúng trang của khóa học, tiêu chuẩn hoặc ấn phẩm đã dùng, không phải trang chủ chung.