حاسبة تمدد الصلب الحراري
انظر إلى مدى تمدد الفولاذ والمعادن الأخرى عبر نطاق درجة حرارة — عرض مرجعي بدلاً من حساب واحد. اختر مادة وطولًا، واقرأ التمدد عند كل درجة حرارة تشغيل من درجة الحرارة المحيطة فصاعدًا، بحيث يمكنك تحديد فجوات التمدد والفتحات الطويلة وحلقات الأنابيب في لمحة.
التمدد عبر نطاق درجة حرارة
| درجة حرارة التشغيل | ΔT | التمدد | لكل متر | الطول النهائي |
|---|
التمدد الخطي ΔL = α L ΔT باستخدام معاملات قريبة من درجة الحرارة المحيطة. فوق حوالي 300 °C يرتفع المعامل، لذا تعامل مع الصفوف ذات درجات الحرارة العالية كمؤشرات تقريبية.
هل تحتاج إلى رقم واحد لتغير درجة حرارة محدد، بأي وحدة؟ استخدم حاسبة التمدد الحراري.
لماذا يهم التمدد
عضو فولاذ كربوني بطول 10 م يُسخن من 20 °C إلى 60 °C ينمو بحوالي 4.8 مم. اعترض هذه الحركة وستولد إجهادًا حراريًا كبيرًا بدلاً من ذلك — تقريبًا 2.4 MPa لكل °C للفولاذ المقيد بالكامل. لهذا تحتوي الجسور على فواصل تمدد، وخطوط الأنابيب على حلقات أو منافيخ، وقضبان الكسوة الطويلة على فتحات طويلة.
الأسئلة الشائعة
كم يتمدد الفولاذ لكل متر لكل درجة؟
حوالي 0.012 مم لكل متر لكل °C للفولاذ الكربوني. على ارتفاع 100 °C يكون ذلك 1.2 مم لكل متر.
ما الإجهاد الذي يسببه التمدد المقيد؟
للفولاذ الكربوني المقيد بالكامل تقريبًا 2.4 MPa لكل °C (E x alpha = 200,000 x 12e-6). لذلك يمكن أن يولد ارتفاع 50 °C حوالي 120 MPa.
أي فولاذ يتمدد بأقل قدر؟
بين السبائك الشائعة، الفولاذ المقاوم للصدأ الفريتي 430 (10.4) أقل من الأوستنيتي 304 (17.3). للاستقرار البعدي الحقيقي، إنفار 36 عند 1.2 في فئة خاصة به.
أدوات ذات صلة: وزن المعدن الشامل · مخطط القياس · لوح · قضيب · أنبوب · زاوية · جميع الحاسبات
Steel Temperature Expansion Calculator
Calculate the thermal expansion or contraction of steel elements due to temperature changes, essential for engineering design and construction applications.
Thermal Expansion Results
Thermal Expansion Visualization
Thermal Expansion Reference
Thermal Expansion Formulas
Linear expansion: ΔL = α × L₀ × ΔT
Area expansion: ΔA = 2α × A₀ × ΔT
Volume expansion: ΔV = 3α × V₀ × ΔT
Thermal stress: σ = E × α × ΔT
Where:
α = Coefficient of linear thermal expansion
ΔT = Temperature change
E = Young's modulus (≈ 200 GPa for steel)
Thermal Expansion Coefficients for Steel
| Steel Type | Coefficient (α) in 10⁻⁶/°C | Typical Applications |
|---|---|---|
| Carbon Steel | 11.7 | General construction, bridges, buildings |
| Mild Steel | 13.0 | Common structural steel, general fabrication |
| Stainless Steel 304 | 10.8 | Food equipment, kitchen fixtures, chemical tanks |
| Stainless Steel 316 | 16.0 | Marine applications, chemical processing |
| Structural Steel | 14.0 | Building frames, columns, beams |
| Tool Steel | 12.0 | Cutting tools, dies, industrial machinery |
| Low Expansion Steel | 10.0 | Precision instruments, measuring tools |
Engineering Considerations
- Expansion Joints: In long steel structures, expansion joints should be provided approximately every 30m (100ft) to accommodate thermal movement.
- Clearance Requirements: For steel elements that will experience temperature changes, provide approximately 1.5mm of clearance per meter of length for every 100°C temperature change.
- Thermal Bridging: When different materials connect, their different expansion rates can cause stresses at connection points.
- Pre-heating: For precision fits, components may need to be heated or cooled before installation to achieve the correct dimensions after reaching operating temperature.