والتوسع الحراري ظاهرة تتغير فيها المعادن في الحجم عند التعرض لتباينات في درجات الحرارة، ويُعتبر فهم هذا السلوك أساسياً للمهندسين والمصممين لضمان سلامة العناصر المعدنية ووظيفتها في مختلف التطبيقات.

أساسيات التوسع الحراري

عندما تسخن الفلزات تهتز ذراتها بقوة أكبر مما يسبب التوسع في المواد

حساب التوسع الحراري

ويمكن حساب التوسع الخطي للمعدن باستخدام الصيغة التالية:

adL = Á × L0 × / / / / / / / / / / ]

Where adL] is the change in length, Alpha is the coefficient of linear expansion, L0]] is the original length, and diT.

اعتبارات التصميم

ويجب أن يُحسب المهندسون للتوسع الحراري عند تصميم الهياكل المعدنية، وتُمنح إعانات لمنع الإجهاد أو التشوه بسبب تغيرات الحرارة، وتشمل الاستراتيجيات المشتركة ما يلي:

  • إدماج مفاصل التوسع
  • استخدام المواد المرنة
  • التصميم على أقصى قدر ممكن من التوسع المتوقع
  • المواد المصنّعة ذات المعامِلات المنخفضة للتوسع

نموذج عملي

Suposose a steel rod 2 meters long is heated from 20°C to 100°C. with a coefficient of linear expansion for steel of approximately 12 × 10-6 /°C, the expansion can be calculated as:

adL = 12 × 10]-6] × 200 cm × 80°C = 0.192 cm