热应力

四、热应力的危害及防治
由此可见，对于构件中温度应力不可轻视。如 热应力过大，可能使管道变弯或将固定物顶坏。 防治措施
（1）在化工厂变温管道中每 隔一段距离常插入膨胀节（伸 缩节），让管道有自由伸缩的 可能，以减少热应力。
（2）在铁路钢轨各段间 留有伸缩缝，以削弱对 钢轨膨胀的约束，降低 热应力。（右图中用螺 栓连接处） 公路上划线原理类同
为什么受热不均会导 致试管炸裂？
答案就是我们今天要讲的热应力
二、热应力的定义
对于杆件中的微元长度Δx,如果不受阻碍的热 膨胀，那么它的伸长量是 d(Δx)=αTΔx 式中，T是温度变化量；α是物体在Δx方向上 的线胀系数。在温度变化幅度不是很大的情况下， α是常数。对于各向同性体而言，物体中沿所有 方向的α值是相同的。 因此，在力学和热学的双重作用下，拉压杆 件中的轴向应变 ε=σ/E+αT
（3）铁路桥梁一段用固定铰支座，另一端用可动 铰支座，可以避免桥梁水平方向的热应力。
3) 变形几何协调条件： 约束使杆长不变，必有： LT=LR 即： T· L=FL/(EA) 得： FB=FC=F=T· EA
FB
B
C来自百度文库
L
DL T C LR
B
FC
杆内的应力（压应力）为： =FN/A=T· E 可知：温度变化将在静不定构件内引起热应力。 材料线膨胀系数 越大、弹性模量E越大、T 越大，温度应力越大。 如除掉C端固定约束，则构件成为静定的。 静定结构允许温度引起的变形，不产生热应力。
一、引言 二、热应力的定义 三、热应力的计算
四、热应力的危害及防治
一、引言
大家都做过化学实验吧!当初老师教我们使 用试管加热时曾告诉我们： ①给物质加热时，若被热的玻璃容器外壁有水， 应擦干再加热，以免容器炸裂; ②烧得很热的玻璃容器，不要立即用冷水冲洗 (以免容器炸裂)； ③给试管里的药品加热时应先预热，后集中在 有药品位加热(防止受热不均匀而炸裂试管)； ④给试管里的固体加热，试管口一般应略向下 倾斜，以免湿存水或生成水倒流，使试管炸裂。
应该指出，对于各向同性体中的微元体而言， 如果热膨胀没有受到阻碍，温度的变化将在各个 方向上产生相同的膨胀或收缩趋势，因此温度变 化对这个微元体的各个方位上的切向应变没有影 响的。
例如下图两端固定在刚性壁上的杆件， 当温度升高时，杆件具有深长的趋势，但两 端刚性壁之间的距离不可改变，阻碍了这种 伸长的趋势，这就产生了热应力。在温度是 均匀升高的情况下应变处处为零。由上式可 得 σ=-EαT
产生热应力的例子
三、热应力的计算
二端固支杆BC长L，截面积A。 已知弹性模量E、线膨胀系数。若温 度升高T，求反力和杆内应力。
B
C
L
DLT
解：温度升高时，BC杆要伸长。两端约束限制伸长， 引起约束反力。故约束反力作用的结果是使杆在轴向 受压缩短，故两端约束力如下图 C FB B 1)力的平衡: FC FB=FC=FN LR 2)物理关系: （温度与变形、力与变形关系） 设温度升高后杆的伸长为： LT=TL 轴力FN ，故杆的缩短为： LR=FNL/(EA)