Metod för beräkning av termisk expansion
Den här kalkylatorn uppskattar termisk expansion för en komponent utifrån tre indata: komponentlängd, temperaturskillnad och materialets linjära värmeutvidgningskoefficient. Den används för att bedöma rörelser och dimensionera spel, dilatationsfogar och glidande förband.
Riktvärden och rekommendationer
Beräkningssteg
Steg 1. Använd komponentlängden L.
Steg 2. Använd temperaturskillnaden ΔT som skillnaden mellan två tillstånd. Beräkningen använder det numeriska värdet som användaren anger.
Steg 3. Använd materialets linjära värmeutvidgningskoefficient α angiven som 10⁻⁶ 1/°C.
Steg 4. Beräkna storleken på den termiska längdändringen med formeln nedan.
Formel och betydelse
ΔL = α · L · ΔT / 1 000 000
Förklaring. Att ange α i formatet 10⁻⁶ betyder ”per miljon”. Därför krävs division med 1 000 000. Annars skulle resultatet bli en miljon gånger för stort.
Så tolkar du resultatet
Rörelsens storlek är den beräknade längdändringen för den angivna temperaturskillnaden.
Riktning beror på hur ΔT definieras i scenariot. Om ΔT anges som en absolut temperaturskillnad returnerar kalkylatorn bara storleken utan att ange riktning.
Dimensionerande värde för en detalj. Om flera temperaturscenarier kontrolleras är normalt den största längdändringen dimensionerande. Detta värde används för att dimensionera ett spel eller välja ett kompenserande förband.
Antaganden i beräkningen
Linearitet. Sambandet antas vara linjärt och α antas vara konstant inom det valda temperaturområdet.
Likformighet. Temperaturen antas vara jämn längs längden och över tvärsnittet. Temperaturgradienter beaktas inte.
Fri deformation. Resultatet ger rörelsen utan att ta hänsyn till fasthållningar. Om rörelsen hindras uppstår termiska spänningar. De beror på fasthållningsschema och styvhet och bestäms inte av denna kalkylator.
Val av ΔT i praktiken
Utifrån montering. En vanlig metod är skillnaden mellan monteringstemperatur och extrema brukstemperaturer. För utvändiga element kontrolleras ofta två scenarier: ”uppvärmning” och ”nedkylning”, för att få den största längdändringen.
Uppdelat i segment. Om förhållandena varierar längs längden delas elementet upp i segment. Beräkna längdändringen för varje segment och kombinera sedan rörelserna enligt det valda förbandsschemat.
Relaterade europeiska standarder
Termiska laster behandlas som en separat typ av last. Regler för att definiera termiska laster och principer för kombinationer finns i dokumenten nedan.
- EN 1991-1-5 (Eurokod 1). Laster på bärverk. Del 1-5: Termiska laster.
- EN 1990 (Eurokod). Grundläggande dimensioneringsregler.
- EN 1992-1-1 (Eurokod 2). Dimensionering av betongkonstruktioner. Allmänna regler och regler för byggnader.
- EN 1993-1-1 (Eurokod 3). Dimensionering av stålkonstruktioner. Allmänna regler och regler för byggnader.
- EN 1995-1-1 (Eurokod 5). Dimensionering av träkonstruktioner. Allmänna regler och regler för byggnader.
FAQs
Varför krävs division med 1 000 000?
För att α anges som 10⁻⁶ 1/°C, vilket betyder ”per miljon”. Utan divisionen skulle resultatet bli en miljon gånger för stort.
Hur bör jag välja temperaturskillnaden för beräkningen?
En vanlig metod är skillnaden mellan monteringstemperatur och brukstemperatur. För utvändiga element kontrolleras ofta två scenarier, ”uppvärmning” och ”nedkylning”, för att få den största längdändringen.
Kan jag använda detta för att dimensionera ett spel i ett förband?
Ja, om förbandet måste kunna ta upp rörelse. Vanligtvis används den största längdändringen bland scenarierna, med ett extra byggnadsmässigt tillägg för toleranser.
Vad händer om elementet är sammansatt eller har olika material?
Dela upp elementet i segment där materialet och α är konstanta. Beräkna längdändringen för varje segment och kombinera rörelserna enligt ditt valda schema.
Varför beräknar inte kalkylatorn termiska spänningar?
Spänningar uppstår när rörelsen hindras av upplag eller förband och beror på fasthållningsschema och styvhet. Utan dessa data kan endast fri rörelse beräknas pålitligt.