hmérsékletterhelést

A hőmérsékletterhelés a hőmérséklet-változások miatt egy anyagban vagy szerkezetben kialakuló belső feszültség és alakváltozás. Szabad, egyenletes hőmérséklet-változás esetén a kiterjedés nem okoz feszültséget, de korlátozott kiterjedés vagy hőmérsékleti gradiens esetén a terhelés feszültségekké alakul.

Mechanizmusai közé tartozik a differenciális hőtágulás. Minden anyagnak van hőmérséklet-tágulási együtthatója (α). Ha ΔT hatására a kiterjedés nem megengedett, a belső feszültség felhalmozódik; például egy teljesen korlátozott rúd esetében a σ ≈ E α ΔT összefüggés adható meg. Hőmérséklet-gradiensnél a szerkezet görbülete vagy torzulása lép fel, és lokális feszültségek keletkeznek.

Hatásai közé tartozik a repedés vagy plasztikus deformáció, fáradás és creep, különösen magas hőmérsékleten vagy ciklikus terhelésnél. Különböző CTE-t (hőmérséklet-érzékenységet) tartalmazó alkatrészeknél a belső feszültségek még akkor is jelentkezhetnek, amikor a hőmérséklet különbségei nem nagyok.

Értékelésekor egyszerű analitikus számítások vagy részletes véges elem (FE) modellezés használható. Fontos megadni a hőmérsékleti mezőt és a szilárdsági határok, valamint a korlátozási feltételek pontos definícióját. A tervezés során gyakran mérsékelik a terhelést expansions jointokkal, anyagok választásával, hasonló CTE-vel és megfelelő hőkezeléssel vagy szigeteléssel.

Jellemző alkalmazási területek közé tartozik a mechanikai és építészeti szerkezetek, csővezeték-rendszerek, repülőgép- és autóipari komponensek, valamint elektronikai csomagolások, ahol a hőmérséklet-változások jelentős terhelést okozhatnak.