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膨脹力怎麼算

發布時間:2021-04-08 16:46:34

❶ 固體的熱膨脹力公式是如何的謝謝。

物體由於溫度改變而有脹縮現象。其變化能力以等壓(p一定)下,單位溫度變化所導致的體積變化,即熱膨脹系數表示
熱膨脹系數α=ΔV/(V*ΔT).
式中ΔV為所給溫度變化ΔT下物體體積的改變,V為物體體積
嚴格說來,上式只是溫度變化范圍不大時的微分定義式的差分近似;准確定義要求ΔV與ΔT無限微小,這也意味著,熱膨脹系數在較大的溫度區間內通常不是常量。
溫度變化不是很大時,α就成了常量,利用它,可以把固體和液體體積膨脹表示如下:
Vt=V0(1+3αΔT),
而對理想氣體,
Vt=V0(1+0.00367ΔT);
Vt、V0分別為物體末態和初態的體積
對於可近似看做一維的物體,長度就是衡量其體積的決定因素,這時的熱膨脹系數可簡化定義為:單位溫度改變下長度的增加量與的原長度的比值,這就是線膨脹系數。
對於三維的具有各向異性的物質,有線膨脹系數和體膨脹系數之分。如石墨結構具有顯著的各向異性,因而石墨纖維線膨脹系數也呈現出各向異性,表現為平行於層面方向的熱膨脹系數遠小於垂直於層面方向。
宏觀熱膨脹系數與各軸向膨脹系數的關系式有多個,普遍認可的有Mrozowski算式:
α=Aαc+(1-A)αa
αc,αa分別為a軸和c軸方向的熱膨脹率,A被稱為「結構端面」參數

純手打

❷ 膨脹螺絲受力怎麼計算

理論上最理想狀態下,不銹鋼膨脹螺絲受力是m6,m8,m10,m12分別是100,120,200,500公斤。

❸ 膨脹功如何計算,其正負各表示什麼

膨脹功(又稱為容積功)——氣體在熱力過程中由於體積發生變化所做的功。※故P-V圖上,W12為過程線與橫軸圍成的面積。規定:熱力系統對外界做功為正,外界對熱力系統做功為負。由δW=PdV得: dV>0,膨脹,δW>0,系統對外界做功; dV<0,壓縮,δW<0,外界對系統做功; dV=0,δW=0,系統與外界之間無功量傳遞。

❹ 氣體膨脹壓力計算

用理想氣體定律.
體積恆定的密閉容器氣壓與氣體溫度成正比,可設常溫25攝氏度時壓力為一個大氣壓.
把攝氏溫標轉換為熱力學溫標後計算,500攝氏度時的氣壓應該為:1*(500+273)/(25+273)=2.6個大氣壓.

❺ 如何計算熱膨脹力

就碳鋼瞬時線性熱膨脹系數計算模型的建立為例:
當材料的溫度由Tref(基準的參考溫度)變化到T時,材料長度L的相對變化為:

(1)

根據密度ρ與L3成反比,可推導出εth與ρ間存在以下關系:

(2)

則瞬時線性熱膨脹系數定義為:

(3)

由此可見,欲求出瞬時線性熱膨脹系數,關鍵在於確定碳鋼在不同溫度下的密度值。
以〔C〕≤0.8 %的碳鋼為研究對象,根據其冷卻時凝固組織的特點(見圖1),按照碳含量分為以下4組:
Ⅰ.〔C〕<0.09 %:
L→L+δ→δ→δ+γ→γ→α+γ→α+Fe3C
Ⅱ.〔C〕=0.09 %~0.16 %:
L→L+δ→δ+γ→γ→α+γ→α+Fe3C
Ⅲ.〔C〕=0.16 %~0.51 %:
L→L+δ→L+γ→γ→α+γ→α+Fe3C
Ⅳ.〔C〕=0.51 %~0.80 %:
L→L+γ→γ→α+γ→α+Fe3C
碳鋼凝固組織為多相混合體系,其密度按照式(4)和式(5)確定,即:

(4)

f1+f2+…+fi=1 (5)

其中,fi為體系中組分i的質量分數,可利用相圖,根據杠桿規則由程序計算確定。組分i(i為L、δ、γ、α或Fe3C)的密度為溫度和碳含量的函數:ρ〔T,(i)〕=ρi(T,C),其值取自文獻〔6〕。
計算線性熱膨脹系數時,選固相線溫度為基準參考溫度。熱膨脹系數由固相線處的數值線性地降低到零強度溫度(即固相分率fs=0.8對應的溫度)處的零值,在零強度溫度以上范圍,熱膨脹系數保持為零。這樣,就可以避免液相區產生熱應力。

圖1 鐵碳相圖
Fig.1 Fe-C phase diagram

1.2 鑄坯熱—彈—塑性應力模型簡介
利用有限元法,先計算鑄坯溫度場,然後將計算結果以熱載荷的形式引入應力場。
1.2.1 鑄坯溫度場的計算
忽略拉坯方向傳熱,並根據對稱性,取鑄坯1/4斷面薄片,其四邊形4節點等參單元網格如圖2所示。非穩態二維傳熱控制方程為:

圖2 計算域及鑄坯單元網格示意圖

Fig.2 Simulation domain and FEM meshused for analysis

(6)

初始溫度為澆鑄溫度,鑄坯表面散熱熱流採用現場實測值:q=2 688-420 t1/2 kW/m2,中心對稱線處為絕熱邊界。模型中採用的熱物理性能參數均隨溫度而變化,並且利用等效比熱容c來考慮潛熱的影響。另外,液相區對流效果通過適當放大液相區導熱系數來實現。
1.2.2 鑄坯應力場的計算
為利用溫度場計算結果,採用與溫度場一致的鑄坯網格劃分方法。體系中結晶器銅板為剛性接觸邊界,通過控制其運動軌跡(包括運動方向和速度)來表徵結晶器錐度。若鑄坯表面某個節點與銅板間距離小於規定的接觸判據,則認為在此處發生接觸,對該節點施加接觸約束(避免節點穿越銅板表面),否則按自由邊界處理。
計算時將液、固區域作為一個整體,對高於液相線溫度的材料的力學參數作特殊處理,使液相區應力狀態保持均勻的靜壓力狀態,且施加在外部的鋼水靜壓力可基本保持原值地傳遞到固態坯殼內側。根據對稱性,應在中心對稱線上施加垂直方向的固定位移約束,但由於只關心坯殼的位移場,且坯殼厚度一般不會超過15 mm,所以只在距表面15 mm的范圍內施加約束。超出15 mm的范圍基本上為液相區,在其外邊緣(對稱線處)施加鋼水靜壓力(壓力值正比於離彎月面的距離)。
上述體系的力平衡方程為:

(7)

式中,〔K〕為系統的總剛矩陣;{δi}為節點位移列陣;{Rexter}為系統外力(鋼水靜壓力和結晶器銅壁的接觸反力)引起的等效節點載荷列陣;{Rε0}為熱應變引起的等效節點載荷列陣。考慮包晶相變的影響,在計算{Rε0}時採用前面計算出的碳鋼線性熱膨脹系數曲線。
計算採用熱—彈—塑性模型,假定鑄坯斷面處於廣義平面應變狀態,服從Mises屈服准則和等向強化規律,其硬化曲線為分段線性〔7〕。
2 計算結果及討論
以碳含量為0.045 %、0.100 %和0.200 %的3種碳鋼作為計算對象,採用相同的計算條件,即:鑄坯斷面尺寸為:150 mm×150 mm, 拉 坯 速 度1.5 m/min,澆鑄溫度1 550 ℃,結晶器長700 mm、錐度0.8 %,彎月面距結晶器上口距離100 mm。
2.1 3種碳鋼的瞬時熱膨脹系數
圖3為計算出的碳鋼的瞬時線性熱膨脹系數曲線。可以看出:當〔C〕=0.045 %時,熱膨脹系數在固相線溫度以下區域突然變化。這是因為鋼液凝固後發生初生的δ相→γ相的轉變,並伴隨有比容變化,使得熱膨脹系數急劇上升;當〔C〕=0.100 %時,熱膨脹系數從兩相區開始發生突變。這是因為鋼液凝固時,液相和δ相發生包晶反應,轉變成γ相,剩餘的δ相繼續向γ相轉變。轉變過程中的比容變化也引起熱膨脹系數的急劇上升。

圖3 碳鋼的瞬時線性熱膨脹系數曲線
3條曲線中,非零值起始點為零強度溫度對應點;
A、B、C為固相線溫度對應點

Fig.3 Instant linear thermal expansion

coefficient of carbon steel
另外,〔C〕=0.045 %的δ相→γ相轉變溫度區間較窄,轉變較快(見圖1),因此線性熱膨脹系數突變值較大。相比之下,〔C〕=0.100 %的熱膨脹系數突變值要小一些。雖然如此,但由於後者的相變溫度區間較寬,其熱膨脹系數突變的溫度區間也較寬。由此可推斷,〔C〕=0.100 %時發生的包晶相變對初生坯殼凝固收縮的影響將大於〔C〕=0.045 %時發生的δ相→γ相轉變的影響。
〔C〕=0.200 %鋼的熱膨脹系數沒有發生突變。這是因為,雖然也有包晶相變發生,但它只發生在某個溫度水平上(約1 495 ℃),故對熱膨脹系數的影響很小。
2.2 鑄坯表面收縮量
圖4示出〔C〕=0.045 %、0.100 %和0.200 % 3種鋼的鑄坯表面收縮量沿拉坯方向和橫斷面方向的變化情況 ( 其中底部的空間斜平面為結晶器銅板

圖4 鑄坯表面收縮量
(a) 〔C〕=0.045 %; (b) 〔C〕=0.100 %; (c) 〔C〕=0.200 %
Fig.4 Surface shrinkage of billet

內壁面)。從圖中可以看出:鑄坯角部在凝固的初期就收縮並脫離結晶器銅板,而靠近中間處幾乎始終與銅板接觸(只有〔C〕=0.100 %的鋼在靠近出口處才保持分離)。越靠近角部收縮脫離越早,收縮量也越大。
在鋼水靜壓力作用下,收縮的坯殼會被壓回結晶器銅板,從而使坯殼收縮發生波動〔收縮面曲面圖呈犬牙狀(見圖4)〕。靠近彎月面區域坯殼較薄,波動現象較為明顯。另外,越靠近角部波動也越明顯。初生坯殼的這種收縮波動會導致應力集中,容易誘發裂紋等表面缺陷。
比較3種碳鋼鑄坯的表面收 縮 量 可 知:〔C〕=0.100 %鋼的收縮最顯著,收縮波動最大(彎月面區域),且波動沿橫斷面方向擴展最廣;〔C〕=0.200 %鋼的收縮量最小。
2.3 彎月面區域角部初生坯殼收縮狀況
圖5示出3種碳鋼的鑄坯角部在靠近彎月面區域的收縮情況。可以看出:在離彎月面20 mm范圍內,鑄坯角部就脫離了結晶器銅板,其中〔C〕=0.045 %鋼脫離最早,這是因為該鋼種的固相線溫度最高,最早凝固形成坯殼;〔C〕=0.100 %鋼在形成初生坯殼後發生強烈收縮,但在離彎月面50 mm處被增大的鋼水靜壓力壓回,然後又繼續收縮。該鋼種初生坯殼收縮最顯著,收縮波動也最大,因此最容易誘發鑄坯表面缺陷;〔C〕=0.045 %鋼的初生坯殼收縮量和收縮波動程度明顯地降低;〔C〕=0.200 %鋼的初生坯殼收縮量和收縮波動程度最小。

圖5 彎月面區域初生坯殼角部收縮量

Fig.5 Shrinkage of initial shell ofbillet corner at meniscus

3 結 論
(1)對於碳含量在0.1 %附近的包晶鋼,其初生坯殼在結晶器上部和靠近角部區域的收縮很不規則,容易誘發鑄坯表面缺陷。
(2)坯殼不規則收縮主要集中在彎月面下100 mm范圍內。由此可知,結晶器上部的錐度並不適合坯殼收縮。因此,應通過優化結晶器錐度來提高拉坯速度。一個重要的指導原則是在結晶器上部採用較大錐度,以促使坯殼與銅板良好接觸。

❻ 熱脹產生的彈性力怎麼算

不好意思,昨天的說法是不對的,你說的這個膨脹產生的力,跟管線的布置是有關系的,簡單的假設就是兩個固定支架之間有一段蒸汽管道,受熱膨脹,那麼固定支架承受的水平力就是熱漲力,這個力是非常大的,所以我們一般布置管道是不會直接在一段直管段的兩端做固定,一般要加一個補償裝置,來減少熱膨脹力就是這個原因。
至於說具體計算熱漲力的大小,是比較復雜的,跟管道材質(彈性模量、抗彎截面模量、線漲系數等)、管道布置產生的熱位移等有關,可以看看美國動力管道標准B31.1裡面的介紹,如果沒有這個規范,可以把郵箱留下,我發給你。
以我的理解來說,管道受熱膨脹,如果兩端不做約束,那麼就不存在所謂的熱漲力。

恩,不錯,如果在材料允許使用的溫度范圍內,自由膨脹是沒有應力的,但是如果超過了使用溫度,那麼材料可能會破壞,工程上來講就是壽命會大幅度降低。
規范已經發給你了,請注意查收。

❼ 計算地下室擋牆時膨脹土水平膨脹力取多少

例題一個:
已知地下室240厚擋土牆,高3m, 牆背直立、光滑、填土面水平。填土的物理力學指標如下:r=18kN/m3.
計算過程:
土壓力為:q=K0rH
K0=0.5, r=18 kN / m3, H取兩個圈樑之間的高度為1.5m
故 q=0.5×18×1.5=13.5(kN/m)
上下有圈樑約束,牆體按固端考慮,則在三角形側向土壓力作用下
彎矩 MA=rG?1/20qL2=1.2×1/20×13.5×1.52=1.82(kN?m)
剪力 VA= rG?7/20qL=1.2×7/20×13.5×1.5=8.5(kN)
受彎、受剪承載力計算:
牆體MU10煤矸石實心磚,M10水泥砂漿,240牆厚
M≤ftmW, V≤fvbz
砌體沿齒縫彎曲抗拉強度設計值ftm=0.8×0.33=0.264(MPa)
抗剪強度設計值fv=0.8×0.17=0.136(MPa)
取1m寬牆體計算單元且按矩形截面計算,
截面抵抗矩W=bh2/6=1000×2402/6=9.6×106(mm3)
截面內力臂z=2h/3=2×240/3=160(mm)
砌體受彎承載力 ftmW=0.264×9.6×106=2.53(kN?m)> MA=1.82 kN?m
砌體受剪承載力 fvbz=0.136×1000×160=21.76(kN)> VA=8.5 kN
故240厚擋土牆受彎、受剪承載力均滿足要求。

❽ 水銀的膨脹力有多大,怎麼計算

樓上亂答 氣體的壓強溫度體積公式同樣適用於固體 體積不變時壓強隨溫度升高而升高 溫度不可能無窮高 壓強不可能無窮大 所以它頂的物體重量有限 最後 桶會先破 桶是招架不住的

你的意思我明白 不就是想用膨脹多少測壓強么

❾ 冰的膨脹力如何計算

理論上說您這是一種經驗值,就如同干摩擦(動摩擦)=正壓力×動摩擦因素

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