阻礙熱膨脹的力怎麼算

⑴ 金屬熱膨脹系數，計算公式是怎樣的

分析如下：

1、SUS303金屬在100℃ 到700℃ 之間熱膨脹系數是11-16 *10-6 / ℃,膨脹長度=金屬長度*溫度差*熱膨脹系數；

2、鎢鋼在100℃ 到700℃ 之間熱膨脹系數6-7 *10-6 / ℃,膨脹長度=金屬長度*溫度差*熱膨脹系數；

拓展資料

熱膨脹系數影響因素

1：化學礦物組成。

熱膨脹系數與材料的化學組成、結晶狀態、晶體結構、鍵的強度有關。組成相同，結構不同的物質，膨脹系數不相同。通常情況下，結構緊密的晶體，膨脹系數較大；而類似於無定形的玻璃，往往有較小的膨脹系數。鍵強度高的材料一般會有低的膨脹系數。[4]

2：相變。

材料發生相變時，其熱膨脹系數也要變化。純金屬同素異構轉變時，點陣結構重排伴隨著金屬比容突變，導致線膨脹系數發生不連續變化。

3：合金元素對合金熱膨脹有影響。

簡單金屬與非鐵磁性金屬組成的單相均勻固溶體合金的膨脹系數介於內組元膨脹系數之間。而多相合金膨脹系數取決於組成相之間的性質和數量，可以近似按照各相所佔的體積百分比，利用混合定則粗略計算得到。

4：織構的影響。

單晶或多晶存在織構，導致晶體在各晶向上原子排列密度有差異，導致熱膨脹各項異性，平行晶體主軸方向熱膨脹系數大， 垂直方向熱膨脹系數小。

5：內部裂紋及缺陷也會對熱膨脹系數產生影響。

⑵ 固體的熱膨脹力公式是如何的謝謝。

物體由於溫度改變而有脹縮現象。其變化能力以等壓(p一定)下，單位溫度變化所導致的體積變化，即熱膨脹系數表示
熱膨脹系數α=ΔV/(V*ΔT).
式中ΔV為所給溫度變化ΔT下物體體積的改變，V為物體體積
嚴格說來，上式只是溫度變化范圍不大時的微分定義式的差分近似；准確定義要求ΔV與ΔT無限微小，這也意味著，熱膨脹系數在較大的溫度區間內通常不是常量。
溫度變化不是很大時，α就成了常量，利用它，可以把固體和液體體積膨脹表示如下：
Vt=V0(1+3αΔT)，
而對理想氣體，
Vt=V0(1+0.00367ΔT)；
Vt、V0分別為物體末態和初態的體積
對於可近似看做一維的物體，長度就是衡量其體積的決定因素，這時的熱膨脹系數可簡化定義為：單位溫度改變下長度的增加量與的原長度的比值，這就是線膨脹系數。
對於三維的具有各向異性的物質，有線膨脹系數和體膨脹系數之分。如石墨結構具有顯著的各向異性，因而石墨纖維線膨脹系數也呈現出各向異性，表現為平行於層面方向的熱膨脹系數遠小於垂直於層面方向。
宏觀熱膨脹系數與各軸向膨脹系數的關系式有多個，普遍認可的有Mrozowski算式：
α=Aαc+(1-A)αa
αc,αa分別為a軸和c軸方向的熱膨脹率，A被稱為「結構端面」參數

純手打

⑶ 如何計算熱膨脹力

就碳鋼瞬時線性熱膨脹系數計算模型的建立為例：
當材料的溫度由Tref(基準的參考溫度)變化到T時，材料長度L的相對變化為：

(1)

根據密度ρ與L3成反比，可推導出εth與ρ間存在以下關系：

(2)

則瞬時線性熱膨脹系數定義為：

(3)

由此可見，欲求出瞬時線性熱膨脹系數，關鍵在於確定碳鋼在不同溫度下的密度值。
以〔C〕≤0.8 %的碳鋼為研究對象，根據其冷卻時凝固組織的特點(見圖1)，按照碳含量分為以下4組：
Ⅰ.〔C〕＜0.09 %:
L→L+δ→δ→δ+γ→γ→α+γ→α+Fe3C
Ⅱ.〔C〕=0.09 %～0.16 %:
L→L+δ→δ+γ→γ→α+γ→α+Fe3C
Ⅲ.〔C〕=0.16 %～0.51 %:
L→L+δ→L+γ→γ→α+γ→α+Fe3C
Ⅳ.〔C〕=0.51 %～0.80 %:
L→L+γ→γ→α+γ→α+Fe3C
碳鋼凝固組織為多相混合體系，其密度按照式(4)和式(5)確定，即：

(4)

f1+f2+…+fi=1 (5)

其中，fi為體系中組分i的質量分數，可利用相圖，根據杠桿規則由程序計算確定。組分i(i為L、δ、γ、α或Fe3C)的密度為溫度和碳含量的函數：ρ〔T,(i)〕=ρi(T,C)，其值取自文獻〔6〕。
計算線性熱膨脹系數時，選固相線溫度為基準參考溫度。熱膨脹系數由固相線處的數值線性地降低到零強度溫度(即固相分率fs=0.8對應的溫度)處的零值，在零強度溫度以上范圍，熱膨脹系數保持為零。這樣，就可以避免液相區產生熱應力。

圖1 鐵碳相圖
Fig.1 Fe-C phase diagram

1.2 鑄坯熱—彈—塑性應力模型簡介
利用有限元法，先計算鑄坯溫度場，然後將計算結果以熱載荷的形式引入應力場。
1.2.1 鑄坯溫度場的計算
忽略拉坯方向傳熱，並根據對稱性，取鑄坯1/4斷面薄片，其四邊形4節點等參單元網格如圖2所示。非穩態二維傳熱控制方程為：

圖2 計算域及鑄坯單元網格示意圖

Fig.2 Simulation domain and FEM meshused for analysis

(6)

初始溫度為澆鑄溫度，鑄坯表面散熱熱流採用現場實測值：q=2 688-420 t1/2 kW/m2，中心對稱線處為絕熱邊界。模型中採用的熱物理性能參數均隨溫度而變化，並且利用等效比熱容c來考慮潛熱的影響。另外，液相區對流效果通過適當放大液相區導熱系數來實現。
1.2.2 鑄坯應力場的計算
為利用溫度場計算結果，採用與溫度場一致的鑄坯網格劃分方法。體系中結晶器銅板為剛性接觸邊界，通過控制其運動軌跡(包括運動方向和速度)來表徵結晶器錐度。若鑄坯表面某個節點與銅板間距離小於規定的接觸判據，則認為在此處發生接觸，對該節點施加接觸約束(避免節點穿越銅板表面)，否則按自由邊界處理。
計算時將液、固區域作為一個整體，對高於液相線溫度的材料的力學參數作特殊處理，使液相區應力狀態保持均勻的靜壓力狀態，且施加在外部的鋼水靜壓力可基本保持原值地傳遞到固態坯殼內側。根據對稱性，應在中心對稱線上施加垂直方向的固定位移約束，但由於只關心坯殼的位移場，且坯殼厚度一般不會超過15 mm，所以只在距表面15 mm的范圍內施加約束。超出15 mm的范圍基本上為液相區，在其外邊緣(對稱線處)施加鋼水靜壓力(壓力值正比於離彎月面的距離)。
上述體系的力平衡方程為：

(7)

式中，〔K〕為系統的總剛矩陣；{δi}為節點位移列陣；{Rexter}為系統外力(鋼水靜壓力和結晶器銅壁的接觸反力)引起的等效節點載荷列陣；{Rε0}為熱應變引起的等效節點載荷列陣。考慮包晶相變的影響，在計算{Rε0}時採用前面計算出的碳鋼線性熱膨脹系數曲線。
計算採用熱—彈—塑性模型，假定鑄坯斷面處於廣義平面應變狀態，服從Mises屈服准則和等向強化規律，其硬化曲線為分段線性〔7〕。
2 計算結果及討論
以碳含量為0.045 %、0.100 %和0.200 %的3種碳鋼作為計算對象，採用相同的計算條件，即：鑄坯斷面尺寸為：150 mm×150 mm， 拉 坯 速 度1.5 m/min，澆鑄溫度1 550 ℃，結晶器長700 mm、錐度0.8 %，彎月面距結晶器上口距離100 mm。
2.1 3種碳鋼的瞬時熱膨脹系數
圖3為計算出的碳鋼的瞬時線性熱膨脹系數曲線。可以看出：當〔C〕=0.045 %時，熱膨脹系數在固相線溫度以下區域突然變化。這是因為鋼液凝固後發生初生的δ相→γ相的轉變，並伴隨有比容變化，使得熱膨脹系數急劇上升；當〔C〕=0.100 %時，熱膨脹系數從兩相區開始發生突變。這是因為鋼液凝固時，液相和δ相發生包晶反應，轉變成γ相，剩餘的δ相繼續向γ相轉變。轉變過程中的比容變化也引起熱膨脹系數的急劇上升。

圖3 碳鋼的瞬時線性熱膨脹系數曲線
3條曲線中，非零值起始點為零強度溫度對應點；
A、B、C為固相線溫度對應點

Fig.3 Instant linear thermal expansion

coefficient of carbon steel
另外，〔C〕=0.045 %的δ相→γ相轉變溫度區間較窄，轉變較快(見圖1)，因此線性熱膨脹系數突變值較大。相比之下，〔C〕=0.100 %的熱膨脹系數突變值要小一些。雖然如此，但由於後者的相變溫度區間較寬，其熱膨脹系數突變的溫度區間也較寬。由此可推斷，〔C〕=0.100 %時發生的包晶相變對初生坯殼凝固收縮的影響將大於〔C〕=0.045 %時發生的δ相→γ相轉變的影響。
〔C〕=0.200 %鋼的熱膨脹系數沒有發生突變。這是因為，雖然也有包晶相變發生，但它只發生在某個溫度水平上(約1 495 ℃)，故對熱膨脹系數的影響很小。
2.2 鑄坯表面收縮量
圖4示出〔C〕=0.045 %、0.100 %和0.200 % 3種鋼的鑄坯表面收縮量沿拉坯方向和橫斷面方向的變化情況 ( 其中底部的空間斜平面為結晶器銅板

圖4 鑄坯表面收縮量
(a) 〔C〕=0.045 %； (b) 〔C〕=0.100 %； (c) 〔C〕=0.200 %
Fig.4 Surface shrinkage of billet

內壁面)。從圖中可以看出：鑄坯角部在凝固的初期就收縮並脫離結晶器銅板，而靠近中間處幾乎始終與銅板接觸(只有〔C〕=0.100 %的鋼在靠近出口處才保持分離)。越靠近角部收縮脫離越早，收縮量也越大。
在鋼水靜壓力作用下，收縮的坯殼會被壓回結晶器銅板，從而使坯殼收縮發生波動〔收縮面曲面圖呈犬牙狀(見圖4)〕。靠近彎月面區域坯殼較薄，波動現象較為明顯。另外，越靠近角部波動也越明顯。初生坯殼的這種收縮波動會導致應力集中，容易誘發裂紋等表面缺陷。
比較3種碳鋼鑄坯的表面收 縮 量 可 知：〔C〕=0.100 %鋼的收縮最顯著，收縮波動最大(彎月面區域)，且波動沿橫斷面方向擴展最廣；〔C〕=0.200 %鋼的收縮量最小。
2.3 彎月面區域角部初生坯殼收縮狀況
圖5示出3種碳鋼的鑄坯角部在靠近彎月面區域的收縮情況。可以看出：在離彎月面20 mm范圍內，鑄坯角部就脫離了結晶器銅板，其中〔C〕=0.045 %鋼脫離最早，這是因為該鋼種的固相線溫度最高，最早凝固形成坯殼；〔C〕=0.100 %鋼在形成初生坯殼後發生強烈收縮，但在離彎月面50 mm處被增大的鋼水靜壓力壓回，然後又繼續收縮。該鋼種初生坯殼收縮最顯著，收縮波動也最大，因此最容易誘發鑄坯表面缺陷；〔C〕=0.045 %鋼的初生坯殼收縮量和收縮波動程度明顯地降低；〔C〕=0.200 %鋼的初生坯殼收縮量和收縮波動程度最小。

圖5 彎月面區域初生坯殼角部收縮量

Fig.5 Shrinkage of initial shell ofbillet corner at meniscus

3 結 論
(1)對於碳含量在0.1 %附近的包晶鋼，其初生坯殼在結晶器上部和靠近角部區域的收縮很不規則，容易誘發鑄坯表面缺陷。
(2)坯殼不規則收縮主要集中在彎月面下100 mm范圍內。由此可知，結晶器上部的錐度並不適合坯殼收縮。因此，應通過優化結晶器錐度來提高拉坯速度。一個重要的指導原則是在結晶器上部採用較大錐度，以促使坯殼與銅板良好接觸。

⑷ 材料熱膨脹計算

熱膨脹計算
1 .基本公式
膨脹量=α*L*T
α:膨脹系數
L:管段總長度
T:最大溫差
2.計算
膨脹量=0.012*8*45=4.32mm 自然補償

⑸ 材料膨脹時產生的應力應該用什麼理論進行計算

內應力的產生是由於兩種不同材料間的熱膨脹系數不同，塑性形變沒有內應力產生，只有彈性形變是才會產生內應力，也就是說金屬熔融狀態的時候沒有內應力，當其冷卻的成固態時，各個部位的形變方式不同即產生應力。此種應力不能說完全去除，只能是改變焊接的方式或者材料來減小，焊後處理也能在消除部分內應力。 外應力？不太清楚這個說法，建議查找應力方面的資料。

⑹ 熱膨脹系數怎麼算

物體由於溫度改變而有脹縮現象。其變化能力以等壓(p一定)下，單位溫度變化所導致的體積變化，即熱膨脹系數表示
熱膨脹系數α=ΔV/(V*ΔT).
式中ΔV為所給溫度變化ΔT下物體體積的改變，V為物體體積
嚴格說來，上式只是溫度變化范圍不大時的微分定義式的差分近似；准確定義要求ΔV與ΔT無限微小，這也意味著，熱膨脹系數在較大的溫度區間內通常不是常量。
溫度變化不是很大時，α就成了常量，利用它，可以把固體和液體體積膨脹表示如下：
Vt=V0(1+3αΔT)，
而對理想氣體，
Vt=V0(1+0.00367ΔT)；
Vt、V0分別為物體末態和初態的體積
對於可近似看做一維的物體，長度就是衡量其體積的決定因素，這時的熱膨脹系數可簡化定義為：單位溫度改變下長度的增加量與的原長度的比值，這就是線膨脹系數。
對於三維的具有各向異性的物質，有線膨脹系數和體膨脹系數之分。如石墨結構具有顯著的各向異性，因而石墨纖維線膨脹系數也呈現出各向異性，表現為平行於層面方向的熱膨脹系數遠小於垂直於層面方向。
宏觀熱膨脹系數與各軸向膨脹系數的關系式有多個，普遍認可的有Mrozowski算式：
α=Aαc+(1-A)αa
αc,αa分別為a軸和c軸方向的熱膨脹率，A被稱為「結構端面」參數

⑺ 如何測試材料受熱膨脹過程產生的力

可以計算在冷熱交替的環境下工作的構件的膨脹值,留以餘量,或計算因受熱膨脹產生的內應力。

⑻ 孔熱膨脹計算公式

孔內徑r1,外徑r2; 心軸外徑R; 室溫為T0;
孔的徑向熱膨脹為delta1=a1*(r2-r1)*(600-T0);
心軸的徑向熱膨脹為delta2=a2*R*(600-T0);
結合上述公式計算結果和初始間隙,可求得過盈量.
然後你查一本叫做《過盈聯結的設計、計算與裝拆》作者,許定奇,這本書,裡面給出了根據過盈量計算過盈配合壓力的公式

⑼ 管道熱膨脹量計算

鋼材的線脹系數為0.000012，假設它為-20℃吧。膨脹量△L＝50000×[200—（—20)]×0.000012＝132（mm）. 如果最低環境溫度值為20℃，則膨脹量 △L＝50000×[200—20]×0.000012＝108（mm）. 長度方向的膨脹量只與管長度有關，與管徑、管厚度值無關。膨脹系數是表徵物體熱膨脹性質的物理量，即表徵物體受熱時其長度、面積、體積增大程度的物理量。長度的增加稱「線膨脹」，面積的增加稱「面膨脹」，體積的增加稱「體膨脹」，總稱之為熱膨脹。單位長度、單位面積、單位體積的物體，當溫度上升1℃時，其長度、面積、體積的變化，分別稱為線膨脹系數、面膨脹系數和體膨脹系數，總稱之為膨脹系數。地質工作中，作為評價膨脹珍珠岩原料（珍珠岩、松脂岩、黑曜岩）及蛭石等絕熱保溫材料礦產的技術指標。是指上述礦石單位體積的試樣，高溫焙燒後體積的膨脹系數，有時是以高溫焙燒後體積的膨脹倍數表示之，故又稱膨脹倍數。

⑽ 熱脹產生的彈性力怎麼算

不好意思，昨天的說法是不對的，你說的這個膨脹產生的力，跟管線的布置是有關系的，簡單的假設就是兩個固定支架之間有一段蒸汽管道，受熱膨脹，那麼固定支架承受的水平力就是熱漲力，這個力是非常大的，所以我們一般布置管道是不會直接在一段直管段的兩端做固定，一般要加一個補償裝置，來減少熱膨脹力就是這個原因。
至於說具體計算熱漲力的大小，是比較復雜的，跟管道材質（彈性模量、抗彎截面模量、線漲系數等）、管道布置產生的熱位移等有關，可以看看美國動力管道標准B31.1裡面的介紹，如果沒有這個規范，可以把郵箱留下，我發給你。
以我的理解來說，管道受熱膨脹，如果兩端不做約束，那麼就不存在所謂的熱漲力。

恩，不錯，如果在材料允許使用的溫度范圍內，自由膨脹是沒有應力的，但是如果超過了使用溫度，那麼材料可能會破壞，工程上來講就是壽命會大幅度降低。
規范已經發給你了，請注意查收。