結構熱應力

結構熱應力指因熱變化組成不均勻導致結構上不均勻而產生的應力。

基本介紹

• 中文名：結構熱應力
• 套用領域：熱力學分析

產生熱應力的原因

(1)結構體構件的熱膨脹或收縮受到外界約束 。

(2 )結構體構件之間的溫差 。

(3)結構體內某一構件中的溫度梯度 。

(4)線膨脹係數不同材料的組合。

(5 )材料內部夾雜。

(6 )材料的各向異性。

主要特點

1. 熱應力隨約束程度的增大而增大。由於材料的線膨脹係數、彈性模量與泊桑比隨溫度變化而變化，熱應力不僅與溫度變化量有關，而且受初始溫度的影響。

2. 熱應力與零外載相平衡，是由熱變形受約束引起的自平衡應力，在溫度高處發生壓縮，溫度低處發生拉伸形變。

3. 熱應力具有自限性，屈服流動或高溫蠕變可使熱應力降低。對於塑性材料，熱應力不會導致構件斷裂，但交變熱應力有可能導致構件發生疲勞失效或塑性變形累積。

產生原因與求解

在凝固、冷卻的過程中因為產品結構、環境等因素造成各個位置散熱條件不會完全相同，熱脹冷縮而形成的互相之間因為收縮而產生的作用力。
求解熱應力，既要確定溫度場，又要確定位移、應變和應力場。與時間無關的溫度場稱定常溫度場,它引起定常熱應力;隨時間變化的溫度場叫非定常溫度場，它引起非定常熱應力。

熱應力的求解步驟：

1、由熱傳導方程和邊界條件（求非定常溫度場還須初始條件）求出溫度分布；

2、再由熱彈性力學方程求出位移和應力。