Об этом инструменте
Калькулятор теплового расширения вычисляет, насколько деталь увеличивается или уменьшается при изменении температуры, и, по желанию, напряжение, которое возникает, если деталь жёстко закреплена и не может расширяться. Выберите материал — или введите свой коэффициент — выберите, что вы расширяете: длину, площадь или объём, введите исходный размер и изменение температуры, и он вернёт изменение размера и новый размер. Он работает полностью в вашем браузере.
Линейное расширение следует ΔL = α·L₀·ΔT, давая новую длину L₀·(1 + α·ΔT), где α — линейный коэффициент теплового расширения. Площадное расширение использует примерно 2α, а объёмное расширение — 3α, поэтому инструмент умножает линейную деформацию на 1, 2 или 3 для выбранного типа размера. Встроенные коэффициенты в единицах 10⁻⁶ на °C: сталь 12, чугун 11, нержавейка 17, алюминий 23, медь 17, латунь 19, титан 8,6, бетон 12, стекло 9 и ПВХ 50. Изменение температуры можно ввести в °C или °F (дельта °F масштабируется на 5/9). Если вы укажете модуль упругости, полностью стеснённое температурное напряжение равно σ = E·α·ΔT и выводится в МПа и psi.
В качестве примера: стальной стержень 1000 мм, нагретый на 80 °C, расширяется на 12 × 10⁻⁶ × 1000 × 80 = 0,96 мм, достигая 1000,96 мм. Если бы тот же стержень был жёстко зажат так, что не мог расти, сжимающее температурное напряжение при E = 200 ГПа составило бы 200 000 × 12 × 10⁻⁶ × 80 ≈ 192 МПа — вот почему мостам, рельсам и трубопроводам нужны компенсаторы и петли, чтобы снять именно это напряжение.