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Thermische Spannung in einem vollständig eingespannten Bauteil bei gleichmäßiger Temperaturänderung: σ_th = E·α·ΔT. Typische E und α für Kohlenstoff-/legierten Stahl, Aluminium, Kupfer, austenitischen Edelstahl und Titan eingebaut; oder benutzerdefiniert. ΔT in K oder °C, Ausgabe in MPa. Vorzeichen: ΔT>0 (Erwärmung → Druck).
Ausführung
Fülle das Formular aus, starte das Tool und prüfe das Ergebnis an einem Ort.
Beispiele
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Leitfaden zur Tool-Nutzung
Der Thermische-Spannungs-Rechner bestimmt die thermische Spannung σ_th in einem vollständig eingespannten Bauteil mit der Formel σ_th = E·α·ΔT. Wählen Sie einen Werkstoff mit typischen Kennwerten oder geben Sie Elastizitätsmodul und Wärmeausdehnungskoeffizient selbst ein. Das Ergebnis wird in MPa ausgegeben und als Druck- oder Zugspannung eingeordnet.
Hintergrund
Ein vollständig eingespanntes Bauteil aus Kohlenstoffstahl wird gleichmäßig um 100 K erwärmt.
Aufgabe
Die zu erwartende thermische Druckspannung soll schnell bestimmt werden.
Verwendung
Wählen Sie „Kohlenstoffstahl“, geben Sie ΔT = 100 K ein und lassen Sie die Dezimalstellen auf 4.
Werkstoff: Kohlenstoffstahl; ΔT: 100 K; Dezimalstellen: 4Ergebnis
Der Rechner gibt σ_th = 252,0000 MPa als Druckspannung aus.
Hintergrund
Eine vollständig eingespannte Aluminiumlegierung kühlt gleichmäßig um 50 K ab.
Aufgabe
Die entstehende thermische Zugspannung soll mit typischen Aluminiumwerten berechnet werden.
Verwendung
Wählen Sie „Aluminiumlegierung“ und geben Sie ΔT = −50 K ein.
Werkstoff: Aluminiumlegierung; ΔT: −50 K; Dezimalstellen: 4Die Berechnung erfolgt mit σ_th = E·α·ΔT für ein vollständig eingespanntes Bauteil.
Ja. Für eine Temperaturänderung haben Kelvin und Grad Celsius denselben Zahlenwert.
Ein positives ΔT beschreibt Erwärmung. Bei vollständiger Einspannung wird die daraus resultierende Spannung als Druckspannung ausgegeben.
Ein negatives ΔT beschreibt Abkühlung und führt in diesem Modell zu einer Zugspannung.
Ja. Wählen Sie „Benutzerdefiniert“ und geben Sie E in MPa sowie α in 1/K ein.
Ergebnis
Das Ergebnis beträgt σ_th = −80,5000 MPa und wird als Zugspannung bei Abkühlung eingeordnet.
Hintergrund
Für einen Werkstoff liegen eigene Werte für Elastizitätsmodul und Wärmeausdehnungskoeffizient vor.
Aufgabe
Die thermische Spannung soll ohne Auswahl eines voreingestellten Werkstoffs berechnet werden.
Verwendung
Wählen Sie „Benutzerdefiniert“, geben Sie E in MPa und α in 1/K ein und ergänzen Sie die Temperaturänderung ΔT.
Werkstoff: Benutzerdefiniert; E: eigener Wert in MPa; α: eigener Wert in 1/K; ΔT: eigener Wert in KErgebnis
Der Rechner verwendet die eingegebenen Kennwerte und liefert die thermische Spannung in MPa mit Druck- oder Zugrichtung.