Lämpökuormilla

Lämpökuormilla tarkoitetaan lämpötilavaihteluiden ja lämmönsiirron aiheuttamaa kuormitusta, joka kohdistuu rakenteisiin, laitteisiin tai järjestelmiin. Kuormat voivat johtua ulkoisista tekijöistä, kuten ympäristön lämpötilan muutoksista, auringon säteilystä tai ympäröivän tilan lämpötilasta, sekä sisäisistä tekijöistä, kuten prosessilämmöstä, sähkölaitteiden hukkalämmöstä tai kemiallisista reaktioista. Ne voivat olla staattisia (pysyvä lämpötilaero) tai dynaamisia (muuttuvat kuormat), ja niiden vaikutukset riippuvat lämpötilan vaihtelun amplitudista, kestosta sekä materiaalien ominaisuuksista.

Rakenteissa lämpökuormat aiheuttavat laajenemista ja supistumista, mikä tuottaa jännitteitä ja mahdollisesti muodonmuutoksia. Eri materiaalien erisuuret laajenemisominaisuudet voivat johtaa kitkavaurioihin, liima- tai liitoskohdissa jännitysten kertymiseen sekä väsymykseen pitkällä aikavälillä. Lämpöä johtuvien kuormien arviointi vaatii sekä tilapäisten että pysyvien kuormien analysointia sekä lämpötilan aikadynamiikan tuntemista.

Laskennassa käytetään termistä analyysiä, jossa huomioidaan lämpötilagradientit, lämpöjohtavuus, tilavuus- ja ominaislämpökapasiteetti sekä rajapinnat konduktiossa, konvektion ja säteilyn välillä. Yleisiä menetelmiä ovat analyyttiset ratkaisut ja numeeriset mallit, kuten finite element -analyysit. Sovelluksissa lämpökuormia tarkastellaan rakennuksissa, putkistoissa, koneissa ja sähkölaitteissa, ja niiden hallintaan käytetään eristystä, lämpöä eristäviä liikuntaratkaisuja (laajennusnivellejä, termisiä katkoja) sekä materiaalivalintoja, joiden laajenemiskerrot ovat yhteensopivia. Lisäksi suunnittelussa huomioidaan standardit ja simulointiin liittyvät käytännöt.