热应力

温度改变时，物体由于外在约束以及内部各部分之间的相互约束，使其不能完全自由胀缩而产生的应力。又称变温应力。

基本概念

求解热应力，既要确定温度场，又要确定位移、应变和应力场。与时间无关的温度场称定常温度场,它引起定常热应力;随时间变化的温度场叫非定常温度场，它引起非定常热应力。热应力的求解步骤：①由热传导方程和边界条件（求非定常温度场还须初始条件）求出温度分布；②再由热弹性力学方程求出位移和应力。

全面定义

定义1

所谓热应力是指半成品干燥和烧成热加工中由于温差作用而产生的一种应力.热应力源包括升降温过程中砖坯内外及砖坯与环境温差卜

来源文章摘要：本文定义了彩釉砖板面细小裂纹的随机性，建立它的力学模型．在此基础上阐述了它的形成机理和工艺控制。

定义2

(()热应力:凡由于在搪玻璃材料中存在温度差而产生的应力称为热应力.(2)制胎成型应力:在铁胎制造过程中,由于卷板、冲压、组焊等操作所造成的应力

来源文章摘要：<正> 质量优良的搪玻璃设备,其瓷层表面不仅要具有玻化程度适当,光滑平整致密,泽均匀一致以及无棕孔、泡影,外来固体夹杂物,尤其不能有裂纹等缺陷。但是,事实上,在搪玻璃设备的烧成过程中,常常会出现各种缺陷,其中瓷层裂纹是该厂搪玻璃产品中危害最大的一种缺陷。一段时间以来,在我厂100ol反应罐盖的生产过程中,b型小咀r部位和小咀内壁瓷层常出现裂纹,并且裂纹一旦产生,就不能消除,最后只有打瓷返工,造成了大量的

人力、物力浪费,并且,严重挫伤了工人的生产积极性。

定义3

2热应力的分类和特性:2·1＄应力分类玻璃中由于存在温度差而产生的应力统称为热应力.浮法玻璃在退火过程中不可避免地会出现温度梯度.根据温度梯度的方向,玻璃板厚度方向的温度差所形成的热应力称作端面应力或厚度应力

来源文章摘要：浮法玻璃退火的目的是消除或减小玻璃中的热应力。本文从热应力的基本概念出发,分析讨论了热应力的起因、分类和特性,为正确制订浮法玻璃退火规范提供了理论依据。

定义4

1.2三维热应力数学模型物体温度变化时,由于它受其他物体或者由于物体内各部分之间的相互约束而产生的应力,称为热应力.引起热应力的根本原因是温度变化.根据线性热应力理论,当物体受外力作用,又受温度作用时,物体内质点就要发生位移和相应的应变,并且它们可以进行代数迭加

来源文章摘要：建立了铸钢冷却壁的三维传热和热应力的数学模型,采用通用有限元软件ansys计算了冷却壁的温度场和应力场。计算结果表明:冷却水管由圆管改为椭圆管后,冷却壁热面最高温度和热应力升高不大,为冷却水管由圆形改成椭圆形提供了理论依据,由于椭圆水管截面积减少,就可以减少壁体厚度和大量节约冷却水量,从而达到降低炼铁成本的目的。

定义5

从而引起螺栓受力情况的变化通常称为热应力.设系统原来温度为t.现为ti.连杆螺栓的线膨胀系数a.连杆大头的线膨胀系数为a

来源文章摘要：利用遥测应变仪对工程过程中的连杆螺栓进行动态测试，并利用自编的螺栓组载荷增分析系统，对实际测定的连杆螺栓动应力时间历程进行定量分析．确定连杆螺栓的实际受力情况，即所受的静应力、动应力、热应力及动应力随内燃机负荷、转速等变化而变化的趋势。该研究为连杆螺栓的改进设计和疲劳强度设计提供了依据．为遥测技术的工程应用提供了依据。

定义6

第一种原因产生的残余应力被称为热应力,第二和第三种原因产生的残余应力被称为固有应力.热应力在蒸发沉积镀膜中表现很突出,但在离子束或磁控溅射法沉积镀制的多层膜中表现并不明显

来源文章摘要：在极紫外光刻技术中 ,光学系统对多层膜光学元件表面面形精度有严格的要求 ,并且多层膜光学元件需要较高的反射率。由于多层膜中存在的内应力将改变光学元件的表面面形 ,因此在不减少反射率的前提下 ,一定要减少或补偿多层膜内的残余应力。论述了mo/si多层膜应力产生的原因和几种减少与补偿应力的技术 ,介绍应力的几种测量方法。

定义7

锅炉省煤器

火焰加热对钢材性能的影响：钢材加热膨胀迅速冷却到低温收缩所产生的内应力称为热应力.当热应力大于钢材的弹性极限时会产生变形火焰矫正就是利用热应力产生变形而得到矫正

来源文章摘要：▲扩展受热面省煤器的应用研究燃煤锅炉省煤器磨损是锅炉运行中的一个突出问题，严重影响锅炉的安全性和经济性。据国内不完全统计，锅炉事故占火电厂事故的５０％左右，其中因省煤器磨损漏泄而停炉的事故占锅炉事故的４５％左右。为了保证锅炉的安全运行，对于燃煤锅

分布式光纤温度应力测量传感系统

炉，...

定义8

温度应力又称为热应力,它是由于构件受热不均匀而存在着温度差异,各处膨胀变形或收缩变形不一致,相互约束而产生的内应力

定义9

(2)热裂纹模具表面冷热交替而引起的模具表面压与拉交替变化的应力称为热应力.这种反复循环的热应力有可能引起模具疲劳产生热裂纹

来源文章摘要：介绍了模具的损坏形式、模具设计与使用设备对模具寿命的影响及模具使用与维护的有关注意事项。

定义10

冷却的过程也是体积减小的过程也会形成内应力一般称为热应力.热应力的大小取决于胶层与被粘材料的热胀系数之差和温度变化的幅度.因此高温固化会增加在冷却过程中形成的热应力

来源文章摘要：分析了胶层的粘弹性与固化工艺的关系，指出当固化温度高于胶层的玻璃化温度时，粘接强度随着固化程度的提高而提高；固化温度低于胶层的玻璃化温度时，粘接强度随着固化程度的提高而降低。

主要特点

1. 热应力随约束程度的增大而增大。由于材料的线膨胀系数、弹性模量与泊桑比随温度变化而变化，热应力不仅与温度变化量有关，而且受初始温度的影响。

2. 热应力与零外载相平衡，是由热变形受约束引起的自平衡应力，在温度高处发生压缩，温度低处发生拉伸形变。

3. 热应力具有自限性，屈服流动或高温蠕变可使热应力降低。对于塑性材料，热应力不会导致构件断裂，但交变热应力有可能导致构件发生疲劳失效或塑性变形累积。

测定方法

一,实验目的?

1.了解热应力实验装置的组成,各部分的作用及使用方法;?

2.了解金属构件在热循环过程中热应力的产生原因,过程及分布规律;?

3.熟悉铸造热应力对铸件质量的影响以及减小铸造热应力的措施.?

二,实验内容?

1.在计算机上,利用《铸造应力》实验教学课件,了解铸造应力的分类,形成原因,测定原理,对铸件质量的影响及采用应力框测定铸造热应力的实际过程;?

2.熟悉热应力实验装置的使用方法及热应力测定的过程;?

3.记录,处理和分析实验数据,绘出"应力-温度"曲线.?

三,实验装置简介?

本实验所使用的热应力实验装置是一种模拟测定装置,该装置由应力框部件,温控显示箱和

计算机系统三部分组成.?

1.应力框部件?

这是实验装置的核心部件,由应力框,拉压力传感器,温度传感器,加热体和冷却水管路等组成,如图2-1所示.?

三根直径相同的应力杆(?A,B,C?)由侧支架支撑,组成相互关联的金属构架(应力框).

杆?A,C?与支架固定在一起,杆?B?的一端与支架固定,另一端与支架之间可作相对水平移动,只有拧紧螺栓?G?时才被锁定,此时应力框成为刚性结构,以便进行实验.松开螺栓时,杆?B?可自由伸缩,三杆间的约束被解除,以此模拟杆?B?在高温下的塑性变形.加热体(电阻丝)?R?用于改变应力杆的温度,以造成三杆间的温差,从而产生内应力.各杆的温度变化由温度传感器?W?A,W?B,W?C?测定.?拉压力传感器?D,E,F?用于测量各杆承受的内应力.杆?A,C?上的拉压力传感器的最大量程为2 kN,杆?B?上的拉压力传感器的最大量程为5 kN,输出毫伏级电压信号.?为保证传感器本身温度恒定,采用循环水进行冷却.?

2.温度控制显示箱?

它由温控仪,稳压电源及显示仪表组成,如图2-2所示.?

温控仪(型号WMZK-01)?A?1,A?2,A?3?接收温度传感器的信号,显示各应力杆的温度,并可设定极限温度以控制加热体的工作状态.?稳压电源向拉压力传感器提供24 V工作电压.?电压表V用于显示实验装置总电路的工作电压.毫伏表mV用于显示拉压力传感器的输出信号.表中显示的值为实际输出信号的10倍.该毫伏值与作用力大小成正比关系.经测定,5 kN量程时,当量值为0.067 kN/mV;24 kN量程时,当量值为0.025 kN/mV.

3.计算机系统?

由主机,显示器及打印机组成.应力杆的输出信号被放大1 000倍,后经计算机处理后以坐标图形式显示在屏幕上,以便直观地看到应力变化趋势.该坐标图的横轴为时间轴,纵轴为应力(或电压)轴.所显示的图像中,横坐标轴下方的曲线为杆?B?所受应力的动态变化情况(其上方的两条曲线与杆?A,C?对应).屏幕图像可存储和重现,亦可通过打印机打印出来.?

四,实验原理?

金属构件在热循环过程中,由于材料热传导特性等因素的影响,构件各部分之间,构件表层与心部之间必然存在温差,致使金属构件的膨胀,收缩量有所差异,加之刚性构架中各部分之间的互相制约,于是在不同的温度区间里在构件中便会形成热应力.?基于上述原理,将应力框的中间应力杆?B加热,随着温度的升高,其长度将有所增加.由于杆B已被锁定,于是形成两侧杆A,C与杆B之间的约束状态,致使杆A,C受拉,杆B?受压.此时三杆间的相互作用通过拉压力传感器以电压信号的形式输出,由毫伏表和屏幕显示出来.三杆间的温差越大,作用力也越大.根据标定的作用力与电压间的当量值可计算出作用力(应力)的数值.加热到最高温度时松开锁紧螺栓,使三杆间的约束解除,相当于中间杆?B?发生了塑性变形.由于作用力消失,因此毫伏表指针和屏幕显示的曲线均回归零位.再次锁紧中间杆,并停止加热,则在冷却过程中,三杆间又产生符号相反的作用力.?

五,实验设备?

热应力测定仪,微型计算机(含《铸造应力》CAI软件).?

六,实验步骤?

1.计算机仿真测定?

1)在计算机上,利用《铸造应力》实验教学课件,了解铸造应力的分类,成因,分布规律及其影响;?

2)用应力框法进行铸造热应力的仿真测定.?

水管温度传感器2.使用热应力实验装置进行铸造热应力的测定?