Termomekaaniseen

Termomekaaninen on käsite, joka kuvaa lämpötilan ja mekaanisen tilan välistä kytkentää. Ilmiöt kuuluvat termomekaaniseen ryhmään silloin, kun lämpötilamuutokset aiheuttavat mekaanisia vasteita tai kun mekaaniset kuormat vaikuttavat lämpötilaan ja lämmönsiirtoon. Termomekaaniseen analyysiin sisältyy sekä materiaalien että rakenteiden käyttäytymisen ymmärtäminen, kun lämpö ja mekaniikka ovat tiiviisti yhteydessä toisiinsa. Näitä vuorovaikutuksia tarkastellaan sekä perusfysikaalisena ilmiönä että suunnittelullisena haasteena.

Teoreettisesti termomekaanisia ilmiöitä mallettaessa hyödynnetään lämpötilan, lämmönjohtuvuuden ja jännityksen välinen kytkentä. Lämpötilan muutos voi aiheuttaa laajenemista tai supistumista sekä muuttaa materiaalin mekaanisia ominaisuuksia, jolloin syntyy jännityksiä ja muodonmuutoksia. Yleensä ratkaisuissa yhdistyvät lämmönjohtavuuden epäjatkuvuudet, tilavuuden muutokset ja elastiset vasteet; pienmuutoksilla voidaan käyttää lineaarisia malleja, kun muutos on rajallinen. Termomekaniikka on kehittynyt kattavaksi teoriaksi, joka kattaa sekä ulkoisten kuormien että lämpötilavaihteluiden aika- ja tilallinen riippuvuus.

Esimerkkejä ovat rakennusten lämpötilavaihtelujen aiheuttamat jännitykset sekä lämpölaajenemisen hallinta eri rakenteissa ja komponenteissa. Termomekaniikkaa sovelletaan myös lämpötilaan reagoivien sensorien ja toimilaitteiden suunnittelussa. Materiaalivalinnoissa otetaan huomioon termomekaaninen kestävyys sekä kyky hallita pysyviä tai hetkellisiä muodonmuutoksia eri lämpötiloissa.