热应力——精选推荐

热应⼒
热应⼒
温度改变时，物体由于外在约束以及内部各部分之间的相互约束，使其不能完全⾃由胀缩⽽产⽣的应⼒。

⼜称变温应⼒。

基本概念
求解热应⼒，既要确定温度场，⼜要确定位移、应变和应⼒场。

与时间⽆关的温度场称定常温度场,它引起定常热应⼒;随时间变化的温度场叫⾮定常温度场，它引起⾮定常热应⼒。

热应⼒的求解步骤：①由热传导⽅程和边界条件（求⾮定常温度场还须初始条件）求出温度分布；②再由热弹性⼒学⽅程求出位移和应⼒。

全⾯定义
定义1
所谓热应⼒是指半成品⼲燥和烧成热加⼯中由于温差作⽤⽽产⽣的⼀种应⼒.热应⼒源包括升降温过程中砖坯内外及砖坯与环境温差⼘来源⽂章摘要：本⽂定义了彩釉砖板⾯细⼩裂纹的随机性，建⽴它的⼒学模型．在此基础上阐述了它的形成机理和⼯艺控制。

定义2
(()热应⼒:凡由于在搪玻璃材料中存在温度差⽽产⽣的应⼒称为热应⼒.(2)制胎成型应⼒:在铁胎制造过程中,由于卷板、冲压、组焊等操作所造成的应⼒
来源⽂章摘要：<正> 质量优良的搪玻璃设备,其瓷层表⾯不仅要具有玻化程度适当,光滑平整致密,⾊泽均匀⼀致以及⽆棕孔、泡影,外来固体夹杂物,尤其不能有裂纹等缺陷。

但是,事实上,在搪玻璃设备的烧成过程中,常常会出现各种缺陷,其中瓷层裂纹是该⼚搪玻璃产品中危害最⼤的⼀种缺陷。

⼀段时间以来,在我⼚100ol反应罐盖的⽣产过程中,b型⼩咀r部
位和⼩咀内壁瓷层常出现裂纹,并且裂纹⼀旦产⽣,就不能消除,最后只有
打瓷返⼯,造成了⼤量的⼈⼒、物⼒浪费,并且,严重挫伤了⼯⼈的⽣产积极性。

定义3
2热应⼒的分类和特性:2·1＄应⼒分类玻璃中由于存在温度差⽽产⽣的应⼒统称为热应⼒.浮法玻璃在退⽕过程中不可避免地会出现温度梯度.根据温度梯度的⽅向,玻璃板厚度⽅向的温度差所形成的热应⼒称作端⾯
应⼒或厚度应⼒
来源⽂章摘要：浮法玻璃退⽕的⽬的是消除或减⼩玻璃中的热应⼒。

本⽂从热应⼒的基本概念出发,分析讨论了热应⼒的起因、分类和特性,为正确制订浮法玻璃退⽕规范提供了理论依据。

定义4
1.2三维热应⼒数学模型物体温度变化时,由于它受其他物体或者由于物体内各部分之间的相互约束⽽产⽣的应⼒,称为热应⼒.引起热应⼒的根本原因是温度变化.根据线性热应⼒理论,当物体受外⼒作⽤,⼜受温度作
⽤时,物体内质点就要发⽣位移和相应的应变,并且它们可以进⾏代数迭加来源⽂章摘要：建⽴了铸钢冷却壁的三维传热和热应⼒的数学模型,采⽤通⽤有限元软件ansys计算了冷却壁的温度场和应⼒场。

计算结果表明:冷却⽔管由圆管改为椭圆管后,冷却壁热⾯最⾼温度和热应⼒升⾼不⼤,为冷却⽔管由圆形改成椭圆形提供了理论依据,由于椭圆⽔管截⾯积减少,就可以减少壁体厚度和⼤量节约冷却⽔量,从⽽达到降低炼铁成本的⽬的。

定义5
从⽽引起螺栓受⼒情况的变化通常称为热应⼒.设系统原来温度为t.
现为ti.连杆螺栓的线膨胀系数a.连杆⼤头的线膨胀系数为a 来源⽂章摘要：利⽤遥测应变仪对⼯程过程中的连杆螺栓进⾏动态测试，并利⽤⾃编的螺栓组载荷增分析系统，对实际测定的连杆螺栓动应⼒时间历程进⾏定量分析．确定连杆螺栓的实际受⼒情况，即所受的静应⼒、动应⼒、热应⼒及动应⼒随内燃机负荷、转速等变化⽽变化的趋势。

该研究为连杆螺栓的改进设计和疲劳强度设计提供了依据．为遥测技术的⼯程应⽤提供了依据。

定义6
第⼀种原因产⽣的残余应⼒被称为热应⼒,第⼆和第三种原因产⽣的残余应⼒被称为固有应⼒.热应⼒在蒸发沉积镀膜中表现很
突出,但在离⼦束或磁控溅射法沉积镀制的多层膜中表现并不明显
来源⽂章摘要：在极紫外光刻技术中 ,光学系统对多层膜光学元件表⾯⾯形精度有严格的要求 ,并且多层膜光学元件需要较⾼的反射率。

由于多层膜中存在的内应⼒将改变光学元件的表⾯⾯形 ,因此在不减少反射率的前提下 ,⼀定要减少或补偿多层膜内的残余应⼒。

论述了mo/si多层膜应⼒产⽣的原因和⼏种减少与补偿应⼒的技术 ,介绍应⼒的⼏种测量⽅法。

定义7
锅炉省煤器
⽕焰加热对钢材性能的影响：钢材加热膨胀迅速冷却到低温收缩所产⽣的内应⼒称为热应⼒.当热应⼒⼤于钢材的弹性极限时会产⽣变形⽕焰矫正就是利⽤热应⼒产⽣变形⽽得到矫正
来源⽂章摘要：▲扩展受热⾯省煤器的应⽤研究燃煤锅炉省煤器磨损是锅炉运⾏中的⼀个突出问题，严重影响锅炉的安全性和经济性。

据国内不完全统计，锅炉事故占⽕电⼚事故的５０％左右，其中因省煤器磨损漏泄⽽停炉的事故占锅炉事故的４５％左右。

为了保证锅炉的安全运⾏，对于燃煤锅
分布式光纤温度应⼒测量传感系统
炉，...
定义8
温度应⼒⼜称为热应⼒,它是由于构件受热不均匀⽽存在着温度差异,各处膨胀变形或收缩变形不⼀致,相互约束⽽产⽣的内应⼒
定义9
(2)热裂纹模具表⾯冷热交替⽽引起的模具表⾯压与拉交替变化的应⼒称为热应⼒.这种反复循环的热应⼒有可能引起模具疲劳产⽣热裂纹来源⽂章摘要：介绍了模具的损坏形式、模具设计与使⽤设备对模具寿命的影响及模具使⽤与维护的有关注意事项。

定义10
冷却的过程也是体积减⼩的过程也会形成内应⼒⼀般称为热应⼒.热应⼒的⼤⼩取决于胶层与被粘材料的热胀系数之差和温度变化的幅度.因此⾼温固化会增加在冷却过程中形成的热应⼒
来源⽂章摘要：分析了胶层的粘弹性与固化⼯艺的关系，指出当固化温度⾼于胶层的玻璃化温度时，粘接强度随着固化程度的提⾼⽽提⾼；固化温度低于胶层的玻璃化温度时，粘接强度随着固化程度的提⾼⽽降低。

主要特点
1. 热应⼒随约束程度的增⼤⽽增⼤。

由于材料的线膨胀系数、弹性模量与泊桑⽐随温度变化⽽变化，热应⼒不仅与温度变化量有关，⽽且受初始温度的影响。

2. 热应⼒与零外载相平衡，是由热变形受约束引起的⾃平衡应⼒，在温度⾼处发⽣压缩，温度低处发⽣拉伸形变。

3. 热应⼒具有⾃限性，屈服流动或⾼温蠕变可使热应⼒降低。

对于塑性材料，热应⼒不会导致构件断裂，但交变热应⼒有可能导致构件发⽣疲劳失效或塑性变形累积。

测定⽅法
⼀,实验⽬的?
1.了解热应⼒实验装置的组成,各部分的作⽤及使⽤⽅法;?
2.了解⾦属构件在热循环过程中热应⼒的产⽣原因,过程及分布规律;?
3.熟悉铸造热应⼒对铸件质量的影响以及减⼩铸造热应⼒的措施.?
⼆,实验内容?
1.在计算机上,利⽤《铸造应⼒》实验教学课件,了解铸造应⼒的分类,形成原因,测定原理,对铸件质量的影响及采⽤应⼒框测定铸造热应⼒的实际过程;?
2.熟悉热应⼒实验装置的使⽤⽅法及热应⼒测定的过程;?
3.记录,处理和分析实验数据,绘出"应⼒-温度"曲线.?
三,实验装置简介?
本实验所使⽤的热应⼒实验装置是⼀种模拟测定装置,该装置由应⼒框部件,温控显⽰箱和
计算机系统三部分组成.?
1.应⼒框部件?
这是实验装置的核⼼部件,由应⼒框,拉压⼒传感器,温度传感器,加热体和冷却⽔管路等组成,如图2-1所⽰.?
三根直径相同的应⼒杆(?A,B,C?)由侧⽀架⽀撑,组成相互关联的⾦属构架(应⼒框).
杆?A,C?与⽀架固定在⼀起,杆?B?的⼀端与⽀架固定,另⼀端与⽀架之间可作相对⽔平移动,只有拧紧螺栓?G?时才被锁定,此时应⼒框成为刚性结构,以便进⾏实验.松开螺栓时,杆?B?可⾃由伸缩,三杆间的约束被解除,以此模拟杆?B?在⾼温下的塑性变形.加热体(电阻丝)?R?⽤于改变应⼒杆的温度,以造成三杆间的温差,从⽽产⽣内应⼒.各杆的温度变化由温度传感器?W?A,W? B,W?C?测定.?拉压⼒传感器?D,E,F?⽤于测量各杆承受的内应⼒.杆?A,C?上的拉压⼒传感器的最⼤量程为2 kN,杆?B?上的拉压⼒传感器的最⼤量程为5 kN,输出毫伏级电压信号.?为保证传感器本⾝温度恒定,采⽤循环⽔进⾏冷却.?
2.温度控制显⽰箱?
它由温控仪,稳压电源及显⽰仪表组成,如图2-2所⽰.?
温控仪(型号WMZK-01)?A?1,A?2,A?3?接收温度传感器的信号,显⽰各应⼒杆的温度,并可设定极限温度以控制加热体的⼯作状态.?稳压电源向拉压⼒传感器提供24 V⼯作电压.?电压表V⽤于显⽰实验装置总电路的⼯作电压.毫伏表mV⽤于显⽰拉压⼒传感器的输出信号.表中显⽰的值为实际输出信号的10倍.该毫伏值与作⽤⼒⼤⼩成正⽐关系.经测定,5 kN量程时,当量值为0.067 kN/mV;24 kN量程时,当量值为0.025 kN/mV.
3.计算机系统?
由主机,显⽰器及打印机组成.应⼒杆的输出信号被放⼤1 000倍,后经计算机处理后以坐标图形式显⽰在屏幕上,以便直观地看到应⼒变化趋势.该坐标图的横轴为时间轴,纵轴为应⼒(或电压)轴.所显⽰的图像中,横坐
标轴下⽅的曲线为杆?B?所受应⼒的动态变化情况(其上⽅的两条曲线与
杆?A,C?对应).屏幕图像可存储和重现,亦可通过打印机打印出来.?
四,实验原理?
⾦属构件在热循环过程中,由于材料热传导特性等因素的影响,构件各
部分之间,构件表层与⼼部之间必然存在温差,致使⾦属构件的膨胀,收缩
量有所差异,加之刚性构架中各部分之间的互相制约,于是在不同的温度区
间⾥在构件中便会形成热应⼒.?基于上述原理,将应⼒框的中间应⼒杆?B
加热,随着温度的升⾼,其长度将有所增加.由于杆B已被锁定,于是形成两
侧杆A,C与杆B之间的约束状态,致使杆A,C受拉,杆B?受压.此时三杆间的
相互作⽤通过拉压⼒传感器以电压信号的形式输出,由毫伏表和屏幕显⽰
出来.三杆间的温差越⼤,作⽤⼒也越⼤.根据标定的作⽤⼒与电压间的当
量值可计算出作⽤⼒(应⼒)的数值.加热到最⾼温度时松开锁紧螺栓,使三
杆间的约束解除,相当于中间杆?B?发⽣了塑性变形.由于作⽤⼒消失,因此
毫伏表指针和屏幕显⽰的曲线均回归零位.再次锁紧中间杆,并停⽌加热,
则在冷却过程中,三杆间⼜产⽣符号相反的作⽤⼒.?
五,实验设备?
热应⼒测定仪,微型计算机(含《铸造应⼒》CAI软件).?
六,实验步骤?
1.计算机仿真测定?
1)在计算机上,利⽤《铸造应⼒》实验教学课件,了解铸造应⼒的分类,成因,分布规律及其影响;?
2)⽤应⼒框法进⾏铸造热应⼒的仿真测定.?
2.使⽤热应⼒实验装置进⾏铸造热应⼒的测定?
1)检查实验装置各部件,管路,接头的连接是否正确与完好;检查电器
线路,接⼝连接正确及接触良好与否;检查确认应⼒框部分接地良好与否.
设定温度控制仪的极限加热温度值(杆间温差不⼤于60 ℃).?
2)接通电源,开启温度控制仪;接通稳压电源,开启计算机,并使计算机
处于C\>状态.进⾏如下计算机操作:?
SAMPLE? 显⽰菜单?
0? 显⽰File Name——?
输⼊⽂件名(或?)? 显⽰hour——?
输⼊时(0),分(30),秒(0)数和采样时间(1 ms).?显⽰坐标图.?
3)锁定杆B.适当调整杆A,C紧固程度,使各毫伏表的初始指⽰值最⼩.?
4)接通加热体电路,加热中间杆B(为避免加热速度过快,可⼿动控制开
关KB1 ,以形成间歇供热⽅式).?
5)记录温度值和该时刻与之对应的毫伏表的毫伏值.?
6)在设定的极限温度上停留⼀段时间.在红灯亮的状态下,松开杆B的
锁紧螺栓G.
当毫伏表指针停留在最⼩数值时,再次锁紧中间杆B,同时切断加热体电路.?
7)观察和记录冷却过程中的温度值和对应的毫伏数.当毫伏表指针低于0刻度时,将开关KA2 ,KB2 ,KC2 转换⾄相反位置.?
8)将加热,冷却阶段的"电压-时间"曲线图存⼊计算机.?
9)当杆B的温度降⾄室温后,松开锁紧螺栓,关闭所有电路.?
10)整理实验数据,计算作⽤⼒和应⼒值,绘制?V(作⽤⼒或应⼒)--t曲线.
11)分析实验结果,填写实验报告。