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工学力学のクラスでは、熱応力とさまざまな材料に対するその影響の研究が重要です。寒さと熱は、コンクリートや鉄鋼などの材料に影響を与える可能性があります。温度差があるときに材料が収縮または膨張できない場合、熱応力が発生し、構造上の問題を引き起こす可能性があります。コンクリートの反りや亀裂などの問題をチェックするために、エンジニアはさまざまな材料の熱応力値を計算し、それらを確立されたパラメーターと比較できます。
ひずみとヤング率の式を使用して、熱応力の式を見つけます。これらの方程式は次のとおりです。
式1.)ひずみ(e)= A * d(T)
方程式2.)ヤング率(E)=応力(S)/ひずみ(e)。
ひずみ方程式では、「A」という用語は、特定の材料の線形熱膨張係数を指し、d(T)は温度差です。ヤング率は、応力と歪みを関連付ける比率です。 (参考3)
最初の式のひずみ(e)の値をステップ1で指定した2番目の式に代入して、ヤング率(E)= S /を取得します。
そのE *を見つけるために、ステップ2で方程式の各辺を乗算します。 = S、または熱応力。
手順3の式を使用して、温度変化または華氏80度のd(T)を受けるアルミニウム棒の熱応力を計算します。 (参考4)
エンジニアリングメカニックブック、いくつかの物理ブック、またはオンラインで簡単に見つかるテーブルから、アルミニウムのヤング率と熱膨張係数を見つけます。これらの値は、E = 10.0 x 10 ^ 6 psiおよびA =(12.3 x 10 ^ -6インチ)/(華氏インチ)です(リソース1およびリソース2を参照)。 Psiは、測定単位である1平方インチあたりのポンドを表します。
ステップ4およびステップ5で指定されたd(T)=華氏80度、E = 10.0 x 10 ^ 6 psi、およびA =(12.3 x 10 ^ -6インチ)/(華氏インチ)の値を式に代入しますステップ3で、熱応力またはS =(10.0 x 10 ^ 6 psi)であることがわかります。(12.3 x 10 ^ -6インチ)/(華氏インチ)(華氏80度)= 9840 psi