حاسبة التمدد الحراري للصلب
احسب مقدار تمدد أو انكماش قطعة معدنيةمع تغير درجة الحرارة. أدخل الطول وتغير درجة الحرارة والمادة، واحصل على التغير في الطول والطول النهائي والتمدد لكل متر.
التمدد الحراري
التمدد الخطي، ΔL = α L ΔT. المعاملات هي متوسطات قريبة من درجة حرارة الغرفة وترتفع قليلاً عند درجات الحرارة المرتفعة.
معاملات التمدد الحراري الخطي
| المادة | α (×10⁻⁶/°C) | α (×10⁻⁶/°F) | تمدد 10 m عند ΔT 50 °C |
|---|---|---|---|
| فولاذ كربوني | 12.0 | 6.7 | 6.0 mm |
| ستانلس 304 | 17.3 | 9.6 | 8.7 mm |
| ستانلس 316 | 16.0 | 8.9 | 8.0 mm |
| ستانلس 430 | 10.4 | 5.8 | 5.2 mm |
| فولاذ أدوات | 11.5 | 6.4 | 5.8 mm |
| حديد زهر | 10.5 | 5.8 | 5.2 mm |
| ألومنيوم | 23.1 | 12.8 | 11.6 mm |
| نحاس | 16.5 | 9.2 | 8.2 mm |
| نحاس أصفر | 19.0 | 10.6 | 9.5 mm |
| تيتانيوم | 8.6 | 4.8 | 4.3 مم |
| سبيكة نيكل | 13.0 | 7.2 | 6.5 مم |
| إنفار 36 | 1.2 | 0.7 | 0.6 مم |
| خرسانة | 12.0 | 6.7 | 6.0 مم |
| زجاج | 9.0 | 5.0 | 4.5 مم |
الأسئلة الشائعة
كيف تحسب التمدد الحراري للصلب؟
اضرب معامل التمدد الحراري في الطول الأصلي وفي تغير درجة الحرارة: delta-L = alpha x L x delta-T. بالنسبة للصلب الكربوني، alpha تساوي حوالي 12 × 10^-6 لكل درجة مئوية.
ما هو معامل التمدد الحراري للصلب؟
الصلب الكربوني حوالي 12 × 10^-6 /°م. الفولاذ المقاوم للصدأ 304 أعلى بكثير عند 17.3، والفريتي 430 عند 10.4، وإنفار 36 عند 1.2 فقط — ولهذا يُستخدم إنفار حيث تكون الاستقرارية البعدية مهمة.
كم يتمدد عارضة الصلب؟
عارضة صلب كربوني بطول 10 م تُسخن 40 °م تتمدد حوالي 4.8 مم. ولهذا تُستخدم فواصل التمدد والفتحات المشقوقة في الهياكل الطويلة وخطوط الأنابيب.
هل تهم وحدة درجة الحرارة؟
فقط حجم الدرجة. تغير 1 °م يساوي تغير 1.8 °ف، لذا فإن المعامل لكل °ف هو قيمة المعامل لكل °م مقسومة على 1.8. استخدم فروق درجات الحرارة، ولا تستخدم أبدًا درجات حرارة مطلقة مع إزاحة.
أدوات ذات صلة: سعة التحميل · المسافة بين الدعامات · محدد العارضة · الانحراف · وزن المعدن · جميع الحاسبات
Thermal Expansion Calculator for Steel
Calculate the dimensional changes in steel components due to temperature variations. Understand and plan for thermal expansion or contraction in engineering and construction projects.
Thermal Expansion Results
Thermal Expansion Visualization
Understanding Thermal Expansion in Steel
What is Thermal Expansion?
Thermal expansion is the tendency of matter to change its dimensions in response to a change in temperature. Most materials expand when heated and contract when cooled. The change in length, area, or volume is proportional to the original dimension and the temperature change.
For engineering applications involving steel, accounting for thermal expansion is crucial in:
- Bridge design and expansion joints
- Railway track installation
- Piping systems and steam lines
- Building facades and structural elements
- Precision machine components
- Industrial equipment subject to temperature variations
How Thermal Expansion is Calculated
The basic formulas for calculating thermal expansion are:
Linear expansion: ΔL = α × L₀ × ΔT
Area expansion: ΔA = 2α × A₀ × ΔT
Volume expansion: ΔV = 3α × V₀ × ΔT
Where:
ΔL, ΔA, ΔV = Change in length, area, or volume
α = Coefficient of linear thermal expansion
L₀, A₀, V₀ = Initial length, area, or volume
ΔT = Temperature change
The coefficient of thermal expansion (α) varies between different types of steel based on their composition and structure.
Thermal Expansion Coefficients for Steel
The thermal expansion coefficient describes how much a material expands per unit length for each degree of temperature increase.
| Steel Type | Coefficient (α) in 10⁻⁶/°C | Temperature Range |
|---|---|---|
| Carbon Steel | 11.7 | 20-100°C |
| Mild Steel | 13.0 | 20-100°C |
| Stainless Steel 304 | 10.8 | 20-100°C |
| Stainless Steel 316 | 16.0 | 20-100°C |
| Structural Steel | 14.0 | 20-100°C |
| Tool Steel | 12.0 | 20-100°C |
| Low Expansion Steel | 10.0 | 20-100°C |
Note: These values may vary slightly depending on the exact composition and production method of the steel.
Practical Considerations for Engineers
- Expansion Joints: For long steel structures, expansion joints should be provided at appropriate intervals to accommodate thermal movement.
- Fixing Points: Consider where the structure is fixed and where it's free to move to predict the direction of expansion.
- Thermal Stress: If a component is constrained and cannot expand freely, thermal stress will develop according to: σ = E × α × ΔT (where E is Young's modulus).
- Differential Expansion: When different materials are joined, their different expansion rates can cause bending or warping.
- Temperature Range: Design for the full range of temperatures the structure will experience, not just average conditions.
Using This Calculator
- Select the object type (linear, area, or volume)
- Enter the initial dimensions
- Specify the initial and final temperatures
- Choose the steel type or enter a custom thermal expansion coefficient
- Indicate if the element has movement constraints
- Click "Calculate Thermal Change" to see results
The calculator will display the expected dimensional changes and, if requested, detailed analysis including thermal stress calculations for constrained elements.