Навчальна тема
Температурні напруження
Температурні напруження: εth=αΔT, вільне й обмежене thermal expansion, температурний градієнт, bending та передача temperature field у structural FEM.
Температурні напруження виникають не просто через зміну температури, а через обмеження вільної температурної деформації або через неоднорідне температурне поле.
Вільне розширення
Для однорідного ізотропного матеріалу температурна деформація в простому випадку становить $$\varepsilon_{\mathrm{th}} = \alpha \Delta T$$. Якщо стержень може вільно подовжитися, рівномірне нагрівання створює деформацію, але не обов’язково створює mechanical stress.
Закріплений стержень
Якщо thermal expansion повністю або частково обмежена, constraint forces створюють напруження. Тому правильність mechanical boundary conditions є критичною: надмірне закріплення може створити штучні температурне напруження (thermal stress)es.
Температурний градієнт
Якщо температура змінюється по товщині балки або пластини, різні шари прагнуть розширитися неоднаково. Це може спричинити curvature і bending навіть без зовнішньої механічної сили.
Про цю тему
Thermal stress виникає через обмеження температурного розширення або неоднорідність temperature field. Вільне рівномірне нагрівання саме по собі не обов’язково створює напруження.