Termomekaanista

Termomekaanista viittaa termomekaniikkaan, tutkimusalaan, joka käsittelee lämpötilan ja mekaanisten ilmiöiden välistä vuorovaikutusta materiaalien ja rakenteiden käyttäytymisessä. Alalla tarkastellaan, miten lämpötilamuutokset aiheuttavat laajenemista, jännitteitä ja muotoja, sekä miten mekaaniset kuormat vaikuttavat lämmönsiirtoon ja lämmöntuotantoon sekä miten materiaalin ominaisuudet muuttuvat lämpötilan mukaan. Termomekaanista tutkimusta voidaan tarkastella thermoelasticityn, termoviskoelastisuuden sekä faasimuutosten ja lämpötilan aiheuttamien muutosilmiöiden näkökulmista.

Keskeisiä käsitteitä ovat lämpölaajeneminen ja sen aiheuttama terminen kouristus, sekä ne jännitteet ja distorsiot, joita lämpötilan muutokset mahdollisesti aiheuttavat rakenteessa. Lämpöjohtaminen noudattaa Fourierin lakia, ja energian tasapainon mukaan lämpötila-aallot sekä mekaaniset vaikutukset ovat vuorovaikutuksessa. Materiaalit voivat olla metalleja, polymeerejä, komposiitteja tai geologisia aineita, ja ominaisuudet kuten moduli, lujuus sekä laajenemiskerroin riippuvat lämpötilasta.

Mallintaminen ja menetelmät: yleisin lähestymistapa on finite element -analyysi, jossa yhdistyvät lämpö- ja rakenne- tai voima-asteet. Koe- ja mittausmenetelmät, kuten dilataatio- ja termomekaaniset testit sekä digitaalinen kuvapareminen (DIC), tukevat mallituntemusta. Sovelluksia ovat esimerkiksi turbina- ja moottorirakenteet, elektroniikkalaitteiden lämpökuormat, rakennusten säänkesto sekä hitsaus, lisätekijä- ja geotekniset prosessit. Termomekaanisen analyysin tavoitteena on ennakoida lämpötilan ja mekaanisen kuorman yhdistetyn vaikutuksen tuottama lämpölaajeneminen, sisäinen jännitys, muodonmuutos ja mahdollinen vikaantuminen.