热变形和热应力

  热胀冷缩力对错常可怕的！为什么是可怕的，就要从热变形和热应力的发生开端聊起。

  当温度改动时，物体因为外在束缚以及内部各部分之间的彼此束缚，使其不能彻底自在胀缩而发生的应力。又称变温应力。

  1. 热应力随束缚程度的增大而增大。因为资料的线线胀系数、弹性模量与泊桑比随气温改变而改变，热应力不只与气温改变量有关，并且受初始温度的影响。

  2. 热应力与零外载相平衡，是由热变形受束缚引起的自平衡应力，在温度高处发生紧缩，温度低处发生拉伸形变。

  3. 热应力具有自限性，屈从活动或高温蠕变可使热应力下降。关于塑性资料，热应力不会导致构件开裂，但交变热应力有或许导致构件发生疲惫失效或塑性变形累积。

  实践上，关于大多数问题而言，结构的变形或应力对温度的散布影响较小，疏忽结构变形对温度散布的影响，将温度视为一种载荷在大多数情况下是合理的。

  关于大多数资料而言，升温引起胀大，降温引起缩短；咱们假定应变于温度呈线性联系，且只引起正应变而不引起剪应变，即：

  由此可见，实践上咱们将应变与温度形成了一组线性的本构联系，因而热线胀系数就作为资料的一个基本参数。

  热应力的原理最简略，就上述这个应变和温度的联系式，之后的剖析与之前的弹性力学剖析没有本质区别。

  就剖析原理而言，热应力剖析和惯例结构剖析没什么特别之处，但本身也有如下特色：

  温度场的传递有经过规范给出，或估量给出大致散布，也有经过热剖析将成果经过网格模型传递；

  关于没有位移束缚，或不存在过束缚的单一资料结构，温度场引起热变形，但不发生热应力，即一般说的自在热胀冷缩；

  关于过束缚结构，因为强制鸿沟的存在，温度场引起的热应变转为热应力，进而在强制鸿沟上发生束缚反力；

  剖析需求消除的是变形仍是应力，如土木范畴的温度缝则是经过放松束缚减缓热应力，而加强束缚和结构刚度则可削减热变形；

  热应力发生是呈现束缚胀大的要素，举个简略比如演示一下，随意画两个零件，截图1为两个零件触摸为默许绑定触摸，截图2为两个零件之间无冲突触摸。

  依据截图能够十分显着看出，绑定束缚束缚住热胀大变形，应力会集，而把触摸修改为无冲突触摸后，应力会集现象没有了。

  热应力会集许多时分是发生在束缚方位，实践产品中往往会放个热胀大吸收大一些的资料，防止发生热应力会集现象。

  然而在进行结构有限元剖析时，结构束缚方位只要结构衔接孔，这时假如用固定束缚显然是不合适的，那么要怎么样处理呢？