Termomekaaninen

Termomekaaninen viittaa ilmiöihin, joissa lämpötilan vaihtelut ja mekaaniset vasteet vaikuttavat toisiinsa materiaalissa tai rakenteessa. Se kattaa sekä lämpölaajenemisen aiheuttamat muodonmuutokset ja jännitykset että lämpötilan kautta tapahtuvan mekanisen käyttäytymisen muutoksen.

Keskeisiä käsitteitä ovat terminen laajeneminen, residualiset jännitykset sekä terminen kytkentä, joka kuvaa thermoelastista ja termisen plastisuuden kaltaista käyttäytymistä. Lämpötilan erot aiheuttavat jännityksiä, kun rakenteet rajoittuvat tai materiaalin lämpötilat muuttuvat eri kohteissa; samanaikaisesti muodonmuutos vaikuttaa lämmönkulkuun ja lämmönsiirtoon liittyviin ilmiöihin.

Mallinnuksessa termomekaaninen vuorovaikutus yhdistetään lämpötilan ja liikemäärän tasapainoa koskeviin laeihin sekä aineen konstitutiviin suhteisiin, jotka linkittävät stressin, muodonmuutoksen ja lämpötilan. Lämpöjohtavuus voidaan kuvata Fourierin lain kautta, ja rakenteelliset vasteet ratkaistaan usein yhdistettyjen yhtälöiden avulla. Ratkaisuissa käytetään yleisesti numeerisia menetelmiä, kuten finite element -analyysiä.

Sovelluksia ovat rakenteet ja järjestelmät, jotka altistuvat lämpötilan vaihteluille, kuten sillat, moottorit, turbina- ja elektroniikkapaketit sekä hitsaus- ja lisävalmistusprosessit. Termomekaaniset tutkimukset parantavat turvallisuutta, kestävyyttä ja suorituskykyä optimoimalla lämpökuormien hallintaa ja materiaalivalintoja.