熱膨張力計算機

歴史的背景

熱膨張力は、温度変化によって材料の寸法が変化する傾向である熱膨張の概念に関連しています。膨張を拘束すると内部応力が発生し、材料の特性と外部条件を使用して計算できる力が発生します。

公式

熱膨張力を計算するために使用される公式は次のとおりです。

\[ F = E \cdot a \cdot T \cdot A \]

ここで、

• F は力（lbf）、
• E はヤング率（PSI）、
• a は熱膨張係数（in/in * °F）、
• T は温度変化（°F）、および
• A は断面積（in²）。

例題計算

材料のヤング率が 30,000,000 PSI、熱膨張係数が \( 0.000012 \, \text{in/in} \cdot \text{°F} \)、温度変化が 50 °F、断面積が 2 in²の場合、熱膨張力は次のように計算できます。

\[ F = 30000000 \cdot 0.000012 \cdot 50 \cdot 2 = 36000 \, \text{lbf} \]

重要性と使用シナリオ

熱膨張力の計算は、エンジニアリング、建設、製造において重要です。これらの計算により、構造物の崩壊を防ぎ、パイプライン、エンジン、機械などの用途における温度変動に耐えることができるコンポーネントを設計できます。

よくある質問

ヤング率とは何ですか？
ヤング率は、材料の剛性を測定し、応力とひずみの関係を表します。

熱膨張係数とは何ですか？
熱膨張係数は、温度変化に伴う材料の膨張または収縮の速度を定量化します。

なぜ熱膨張力は重要ですか？
熱膨張力を理解することは、温度変動下でも構造の完全性を維持し、潜在的な損傷や故障を防ぐシステムと構造を設計するために不可欠です。