关于此工具
热膨胀计算器算出零件随温度变化增大或缩小多少，并可选地算出如果零件被刚性约束无法膨胀时积累的应力。选择一种材料——或键入自定义系数——选择您要膨胀的是长度、面积还是体积，输入原始尺寸和温度变化，它会返回尺寸变化和新尺寸。它完全在您的浏览器中运行。
线膨胀遵循 ΔL = α·L₀·ΔT，给出新长度 L₀·(1 + α·ΔT)，其中 α 是线热膨胀系数。面积膨胀约用 2α，体积膨胀用 3α，因此工具根据您选择的尺寸类型将线应变乘以 1、2 或 3。内置系数以 10⁻⁶ 每 °C 为单位：钢 12、铸铁 11、不锈钢 17、铝 23、铜 17、黄铜 19、钛 8.6、混凝土 12、玻璃 9 和 PVC 50。温度变化可以 °C 或 °F 输入（°F 的增量按 5/9 缩放）。如果您提供弹性模量，完全受约束的热应力为 σ = E·α·ΔT，以 MPa 和 psi 报告。
举一个实例，一根 1000 mm 的钢棒加热 80 °C 膨胀 12 × 10⁻⁶ × 1000 × 80 = 0.96 mm，达到 1000.96 mm。如果同一根棒被刚性夹紧使其无法增长，E = 200 GPa 时的压缩热应力为 200,000 × 12 × 10⁻⁶ × 80 ≈ 192 MPa——这就是为什么桥梁、轨道和管道需要伸缩缝和补偿环来释放正是这种应力。
常见问题
热膨胀如何计算？
线变化为 ΔL = α·L₀·ΔT，其中 α 是热膨胀系数，L₀ 是原始长度，ΔT 是温度变化。面积变化用 2α，体积变化用 3α，因为膨胀沿两个或三个维度中的每一个发生。
为什么面积膨胀是 2α、体积是 3α？
每个线维度增长因子 (1 + αΔT)。面积是两个维度相乘，因此一阶近似增长约 (1 + 2αΔT)；体积是三个维度，增长约 (1 + 3αΔT)。对普通温度变化，微小的高阶项可忽略。
什么是受约束热应力？
如果零件被加热但被刚性阻止膨胀，它本应产生的应变转而变成弹性应力：σ = E·α·ΔT，其中 E 是弹性模量。加热受约束零件使其受压；冷却使其受拉。这就是伸缩缝存在的原因。
这在华氏度下有效吗？
有效。输入温度变化并选择 °C 或 °F。由于系数以每 °C 计，以 °F 表示的变化在使用前按 5/9 缩放。注意重要的是温差而非绝对温度，因此请输入温度上升或下降多少。