阻碍热膨胀的力怎么算

⑴ 金属热膨胀系数，计算公式是怎样的

分析如下：

1、SUS303金属在100℃ 到700℃ 之间热膨胀系数是11-16 *10-6 / ℃,膨胀长度=金属长度*温度差*热膨胀系数；

2、钨钢在100℃ 到700℃ 之间热膨胀系数6-7 *10-6 / ℃,膨胀长度=金属长度*温度差*热膨胀系数；

拓展资料

热膨胀系数影响因素

1：化学矿物组成。

热膨胀系数与材料的化学组成、结晶状态、晶体结构、键的强度有关。组成相同，结构不同的物质，膨胀系数不相同。通常情况下，结构紧密的晶体，膨胀系数较大；而类似于无定形的玻璃，往往有较小的膨胀系数。键强度高的材料一般会有低的膨胀系数。[4]

2：相变。

材料发生相变时，其热膨胀系数也要变化。纯金属同素异构转变时，点阵结构重排伴随着金属比容突变，导致线膨胀系数发生不连续变化。

3：合金元素对合金热膨胀有影响。

简单金属与非铁磁性金属组成的单相均匀固溶体合金的膨胀系数介于内组元膨胀系数之间。而多相合金膨胀系数取决于组成相之间的性质和数量，可以近似按照各相所占的体积百分比，利用混合定则粗略计算得到。

4：织构的影响。

单晶或多晶存在织构，导致晶体在各晶向上原子排列密度有差异，导致热膨胀各项异性，平行晶体主轴方向热膨胀系数大， 垂直方向热膨胀系数小。

5：内部裂纹及缺陷也会对热膨胀系数产生影响。

⑵ 固体的热膨胀力公式是如何的谢谢。

物体由于温度改变而有胀缩现象。其变化能力以等压(p一定)下，单位温度变化所导致的体积变化，即热膨胀系数表示
热膨胀系数α=ΔV/(V*ΔT).
式中ΔV为所给温度变化ΔT下物体体积的改变，V为物体体积
严格说来，上式只是温度变化范围不大时的微分定义式的差分近似；准确定义要求ΔV与ΔT无限微小，这也意味着，热膨胀系数在较大的温度区间内通常不是常量。
温度变化不是很大时，α就成了常量，利用它，可以把固体和液体体积膨胀表示如下：
Vt=V0(1+3αΔT)，
而对理想气体，
Vt=V0(1+0.00367ΔT)；
Vt、V0分别为物体末态和初态的体积
对于可近似看做一维的物体，长度就是衡量其体积的决定因素，这时的热膨胀系数可简化定义为：单位温度改变下长度的增加量与的原长度的比值，这就是线膨胀系数。
对于三维的具有各向异性的物质，有线膨胀系数和体膨胀系数之分。如石墨结构具有显著的各向异性，因而石墨纤维线膨胀系数也呈现出各向异性，表现为平行于层面方向的热膨胀系数远小于垂直于层面方向。
宏观热膨胀系数与各轴向膨胀系数的关系式有多个，普遍认可的有Mrozowski算式：
α=Aαc+(1-A)αa
αc,αa分别为a轴和c轴方向的热膨胀率，A被称为“结构端面”参数

纯手打

⑶ 如何计算热膨胀力

就碳钢瞬时线性热膨胀系数计算模型的建立为例：
当材料的温度由Tref(基准的参考温度)变化到T时，材料长度L的相对变化为：

(1)

根据密度ρ与L3成反比，可推导出εth与ρ间存在以下关系：

(2)

则瞬时线性热膨胀系数定义为：

(3)

由此可见，欲求出瞬时线性热膨胀系数，关键在于确定碳钢在不同温度下的密度值。
以〔C〕≤0.8 %的碳钢为研究对象，根据其冷却时凝固组织的特点(见图1)，按照碳含量分为以下4组：
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
碳钢凝固组织为多相混合体系，其密度按照式(4)和式(5)确定，即：

(4)

f1+f2+…+fi=1 (5)

其中，fi为体系中组分i的质量分数，可利用相图，根据杠杆规则由程序计算确定。组分i(i为L、δ、γ、α或Fe3C)的密度为温度和碳含量的函数：ρ〔T,(i)〕=ρi(T,C)，其值取自文献〔6〕。
计算线性热膨胀系数时，选固相线温度为基准参考温度。热膨胀系数由固相线处的数值线性地降低到零强度温度(即固相分率fs=0.8对应的温度)处的零值，在零强度温度以上范围，热膨胀系数保持为零。这样，就可以避免液相区产生热应力。

图1 铁碳相图
Fig.1 Fe-C phase diagram

1.2 铸坯热—弹—塑性应力模型简介
利用有限元法，先计算铸坯温度场，然后将计算结果以热载荷的形式引入应力场。
1.2.1 铸坯温度场的计算
忽略拉坯方向传热，并根据对称性，取铸坯1/4断面薄片，其四边形4节点等参单元网格如图2所示。非稳态二维传热控制方程为：

图2 计算域及铸坯单元网格示意图

Fig.2 Simulation domain and FEM meshused for analysis

(6)

初始温度为浇铸温度，铸坯表面散热热流采用现场实测值：q=2 688-420 t1/2 kW/m2，中心对称线处为绝热边界。模型中采用的热物理性能参数均随温度而变化，并且利用等效比热容c来考虑潜热的影响。另外，液相区对流效果通过适当放大液相区导热系数来实现。
1.2.2 铸坯应力场的计算
为利用温度场计算结果，采用与温度场一致的铸坯网格划分方法。体系中结晶器铜板为刚性接触边界，通过控制其运动轨迹(包括运动方向和速度)来表征结晶器锥度。若铸坯表面某个节点与铜板间距离小于规定的接触判据，则认为在此处发生接触，对该节点施加接触约束(避免节点穿越铜板表面)，否则按自由边界处理。
计算时将液、固区域作为一个整体，对高于液相线温度的材料的力学参数作特殊处理，使液相区应力状态保持均匀的静压力状态，且施加在外部的钢水静压力可基本保持原值地传递到固态坯壳内侧。根据对称性，应在中心对称线上施加垂直方向的固定位移约束，但由于只关心坯壳的位移场，且坯壳厚度一般不会超过15 mm，所以只在距表面15 mm的范围内施加约束。超出15 mm的范围基本上为液相区，在其外边缘(对称线处)施加钢水静压力(压力值正比于离弯月面的距离)。
上述体系的力平衡方程为：

(7)

式中，〔K〕为系统的总刚矩阵；{δi}为节点位移列阵；{Rexter}为系统外力(钢水静压力和结晶器铜壁的接触反力)引起的等效节点载荷列阵；{Rε0}为热应变引起的等效节点载荷列阵。考虑包晶相变的影响，在计算{Rε0}时采用前面计算出的碳钢线性热膨胀系数曲线。
计算采用热—弹—塑性模型，假定铸坯断面处于广义平面应变状态，服从Mises屈服准则和等向强化规律，其硬化曲线为分段线性〔7〕。
2 计算结果及讨论
以碳含量为0.045 %、0.100 %和0.200 %的3种碳钢作为计算对象，采用相同的计算条件，即：铸坯断面尺寸为：150 mm×150 mm， 拉 坯 速 度1.5 m/min，浇铸温度1 550 ℃，结晶器长700 mm、锥度0.8 %，弯月面距结晶器上口距离100 mm。
2.1 3种碳钢的瞬时热膨胀系数
图3为计算出的碳钢的瞬时线性热膨胀系数曲线。可以看出：当〔C〕=0.045 %时，热膨胀系数在固相线温度以下区域突然变化。这是因为钢液凝固后发生初生的δ相→γ相的转变，并伴随有比容变化，使得热膨胀系数急剧上升；当〔C〕=0.100 %时，热膨胀系数从两相区开始发生突变。这是因为钢液凝固时，液相和δ相发生包晶反应，转变成γ相，剩余的δ相继续向γ相转变。转变过程中的比容变化也引起热膨胀系数的急剧上升。

图3 碳钢的瞬时线性热膨胀系数曲线
3条曲线中，非零值起始点为零强度温度对应点；
A、B、C为固相线温度对应点

Fig.3 Instant linear thermal expansion

coefficient of carbon steel
另外，〔C〕=0.045 %的δ相→γ相转变温度区间较窄，转变较快(见图1)，因此线性热膨胀系数突变值较大。相比之下，〔C〕=0.100 %的热膨胀系数突变值要小一些。虽然如此，但由于后者的相变温度区间较宽，其热膨胀系数突变的温度区间也较宽。由此可推断，〔C〕=0.100 %时发生的包晶相变对初生坯壳凝固收缩的影响将大于〔C〕=0.045 %时发生的δ相→γ相转变的影响。
〔C〕=0.200 %钢的热膨胀系数没有发生突变。这是因为，虽然也有包晶相变发生，但它只发生在某个温度水平上(约1 495 ℃)，故对热膨胀系数的影响很小。
2.2 铸坯表面收缩量
图4示出〔C〕=0.045 %、0.100 %和0.200 % 3种钢的铸坯表面收缩量沿拉坯方向和横断面方向的变化情况 ( 其中底部的空间斜平面为结晶器铜板

图4 铸坯表面收缩量
(a) 〔C〕=0.045 %； (b) 〔C〕=0.100 %； (c) 〔C〕=0.200 %
Fig.4 Surface shrinkage of billet

内壁面)。从图中可以看出：铸坯角部在凝固的初期就收缩并脱离结晶器铜板，而靠近中间处几乎始终与铜板接触(只有〔C〕=0.100 %的钢在靠近出口处才保持分离)。越靠近角部收缩脱离越早，收缩量也越大。
在钢水静压力作用下，收缩的坯壳会被压回结晶器铜板，从而使坯壳收缩发生波动〔收缩面曲面图呈犬牙状(见图4)〕。靠近弯月面区域坯壳较薄，波动现象较为明显。另外，越靠近角部波动也越明显。初生坯壳的这种收缩波动会导致应力集中，容易诱发裂纹等表面缺陷。
比较3种碳钢铸坯的表面收 缩 量 可 知：〔C〕=0.100 %钢的收缩最显著，收缩波动最大(弯月面区域)，且波动沿横断面方向扩展最广；〔C〕=0.200 %钢的收缩量最小。
2.3 弯月面区域角部初生坯壳收缩状况
图5示出3种碳钢的铸坯角部在靠近弯月面区域的收缩情况。可以看出：在离弯月面20 mm范围内，铸坯角部就脱离了结晶器铜板，其中〔C〕=0.045 %钢脱离最早，这是因为该钢种的固相线温度最高，最早凝固形成坯壳；〔C〕=0.100 %钢在形成初生坯壳后发生强烈收缩，但在离弯月面50 mm处被增大的钢水静压力压回，然后又继续收缩。该钢种初生坯壳收缩最显著，收缩波动也最大，因此最容易诱发铸坯表面缺陷；〔C〕=0.045 %钢的初生坯壳收缩量和收缩波动程度明显地降低；〔C〕=0.200 %钢的初生坯壳收缩量和收缩波动程度最小。

图5 弯月面区域初生坯壳角部收缩量

Fig.5 Shrinkage of initial shell ofbillet corner at meniscus

3 结 论
(1)对于碳含量在0.1 %附近的包晶钢，其初生坯壳在结晶器上部和靠近角部区域的收缩很不规则，容易诱发铸坯表面缺陷。
(2)坯壳不规则收缩主要集中在弯月面下100 mm范围内。由此可知，结晶器上部的锥度并不适合坯壳收缩。因此，应通过优化结晶器锥度来提高拉坯速度。一个重要的指导原则是在结晶器上部采用较大锥度，以促使坯壳与铜板良好接触。

⑷ 材料热膨胀计算

热膨胀计算
1 .基本公式
膨胀量=α*L*T
α:膨胀系数
L:管段总长度
T:最大温差
2.计算
膨胀量=0.012*8*45=4.32mm 自然补偿

⑸ 材料膨胀时产生的应力应该用什么理论进行计算

内应力的产生是由于两种不同材料间的热膨胀系数不同，塑性形变没有内应力产生，只有弹性形变是才会产生内应力，也就是说金属熔融状态的时候没有内应力，当其冷却的成固态时，各个部位的形变方式不同即产生应力。此种应力不能说完全去除，只能是改变焊接的方式或者材料来减小，焊后处理也能在消除部分内应力。 外应力？不太清楚这个说法，建议查找应力方面的资料。

⑹ 热膨胀系数怎么算

物体由于温度改变而有胀缩现象。其变化能力以等压(p一定)下，单位温度变化所导致的体积变化，即热膨胀系数表示
热膨胀系数α=ΔV/(V*ΔT).
式中ΔV为所给温度变化ΔT下物体体积的改变，V为物体体积
严格说来，上式只是温度变化范围不大时的微分定义式的差分近似；准确定义要求ΔV与ΔT无限微小，这也意味着，热膨胀系数在较大的温度区间内通常不是常量。
温度变化不是很大时，α就成了常量，利用它，可以把固体和液体体积膨胀表示如下：
Vt=V0(1+3αΔT)，
而对理想气体，
Vt=V0(1+0.00367ΔT)；
Vt、V0分别为物体末态和初态的体积
对于可近似看做一维的物体，长度就是衡量其体积的决定因素，这时的热膨胀系数可简化定义为：单位温度改变下长度的增加量与的原长度的比值，这就是线膨胀系数。
对于三维的具有各向异性的物质，有线膨胀系数和体膨胀系数之分。如石墨结构具有显著的各向异性，因而石墨纤维线膨胀系数也呈现出各向异性，表现为平行于层面方向的热膨胀系数远小于垂直于层面方向。
宏观热膨胀系数与各轴向膨胀系数的关系式有多个，普遍认可的有Mrozowski算式：
α=Aαc+(1-A)αa
αc,αa分别为a轴和c轴方向的热膨胀率，A被称为“结构端面”参数

⑺ 如何测试材料受热膨胀过程产生的力

可以计算在冷热交替的环境下工作的构件的膨胀值,留以余量,或计算因受热膨胀产生的内应力。

⑻ 孔热膨胀计算公式

孔内径r1,外径r2; 心轴外径R; 室温为T0;
孔的径向热膨胀为delta1=a1*(r2-r1)*(600-T0);
心轴的径向热膨胀为delta2=a2*R*(600-T0);
结合上述公式计算结果和初始间隙,可求得过盈量.
然后你查一本叫做《过盈联结的设计、计算与装拆》作者,许定奇,这本书,里面给出了根据过盈量计算过盈配合压力的公式

⑼ 管道热膨胀量计算

钢材的线胀系数为0.000012，假设它为-20℃吧。膨胀量△L＝50000×[200—（—20)]×0.000012＝132（mm）. 如果最低环境温度值为20℃，则膨胀量 △L＝50000×[200—20]×0.000012＝108（mm）. 长度方向的膨胀量只与管长度有关，与管径、管厚度值无关。膨胀系数是表征物体热膨胀性质的物理量，即表征物体受热时其长度、面积、体积增大程度的物理量。长度的增加称“线膨胀”，面积的增加称“面膨胀”，体积的增加称“体膨胀”，总称之为热膨胀。单位长度、单位面积、单位体积的物体，当温度上升1℃时，其长度、面积、体积的变化，分别称为线膨胀系数、面膨胀系数和体膨胀系数，总称之为膨胀系数。地质工作中，作为评价膨胀珍珠岩原料（珍珠岩、松脂岩、黑曜岩）及蛭石等绝热保温材料矿产的技术指标。是指上述矿石单位体积的试样，高温焙烧后体积的膨胀系数，有时是以高温焙烧后体积的膨胀倍数表示之，故又称膨胀倍数。

⑽ 热胀产生的弹性力怎么算

不好意思，昨天的说法是不对的，你说的这个膨胀产生的力，跟管线的布置是有关系的，简单的假设就是两个固定支架之间有一段蒸汽管道，受热膨胀，那么固定支架承受的水平力就是热涨力，这个力是非常大的，所以我们一般布置管道是不会直接在一段直管段的两端做固定，一般要加一个补偿装置，来减少热膨胀力就是这个原因。
至于说具体计算热涨力的大小，是比较复杂的，跟管道材质（弹性模量、抗弯截面模量、线涨系数等）、管道布置产生的热位移等有关，可以看看美国动力管道标准B31.1里面的介绍，如果没有这个规范，可以把邮箱留下，我发给你。
以我的理解来说，管道受热膨胀，如果两端不做约束，那么就不存在所谓的热涨力。

恩，不错，如果在材料允许使用的温度范围内，自由膨胀是没有应力的，但是如果超过了使用温度，那么材料可能会破坏，工程上来讲就是寿命会大幅度降低。
规范已经发给你了，请注意查收。