Nas aulas de mecânica de engenharia, o estudo do estresse térmico e seu efeito em vários materiais é importante. Frio e calor podem afetar materiais como concreto e aço. Se um material não for capaz de se contrair ou expandir quando houver diferenças de temperatura, poderão ocorrer tensões térmicas e causar problemas estruturais. Para verificar problemas, como deformações e rachaduras no concreto, os engenheiros podem calcular os valores de tensão térmica de diferentes materiais e compará-los com parâmetros estabelecidos.

Encontre a fórmula para estresse térmico usando as equações para tensão e módulo de Young. . Estas equações são:

Equação 1.) Estirpe (e) = A * d (T)

Equação 2.) Módulo de Young (E) = Estresse (S) /Estirpe (e)

Na equação de deformação, o termo “A” refere-se ao coeficiente linear de expansão térmica para um dado material e d (T) é a diferença de temperatura. O módulo de Young é a razão que relaciona o estresse à tensão. (Referência 3)

Substitua o valor da Cepa (e) da primeira equação pela segunda equação dada na etapa 1 para obter o módulo de Young (E) = S /[A * d (T)]. br>

Multiplique cada lado da equação no passo 2 por [A * d (T)] para descobrir que E * [A * d (T)]. = S, ou a tensão térmica.

Use a equação na etapa 3 para calcular a tensão térmica em uma haste de alumínio que sofre uma mudança de temperatura ou d (T) de 80 graus Fahrenheit. (Referência 4)

Encontre o módulo de Young e o coeficiente de expansão térmica para o alumínio a partir de tabelas encontradas prontamente em livros de engenharia mecânica, alguns livros de física ou online. Estes valores são E = 10,0 x 10 ^ 6 psi e A = (12,3 x 10 ^ -6 polegadas) /(polegadas graus Fahrenheit), (Veja Recurso 1 e Recurso 2). Psi significa libras por polegada quadrada, uma unidade de medida.

Substitua os valores para d (T) = 80 graus Fahrenheit, E = 10,0 x 10 ^ 6 psi e A = (12,3 x 10 ^ -6 polegadas) /(polegada graus Fahrenheit) dado no Passo 4 e Passo 5 na equação dada no Passo 3. Você acha que o estresse térmico ou S = (10,0 x 10 ^ 6 psi) (12,3 x 10 ^ -6 polegadas) /(polegada graus Fahrenheit)
(80 graus Fahrenheit) = 9840 psi.

TL; DR (muito longo; não leu)

Para formular a equação para térmicas stress, é importante saber sobre as relações que existem entre stress, tensão, módulo de Young e Lei de Hooke. (Veja Recurso 3)

O coeficiente linear de expansão térmica é uma medida de quanto um material se expande para cada grau de aumento de temperatura. Este coeficiente é diferente para materiais diferentes. (Veja Recurso 1)

O módulo de Young está relacionado à rigidez de um material ou a suas habilidades elásticas. (Referência 3)

Observe que o exemplo na Etapa 5 é uma aplicação simples desse princípio. Quando os engenheiros trabalham no projeto estrutural de edifícios, pontes e estradas, muitos outros fatores também devem ser medidos e comparados a diferentes parâmetros de segurança.