结构热应力指因热变化组成不均匀导致结构上不均匀而产生的应力。
产生热应力的原因
(1)结构体构件的热膨胀或收缩受到外界约束 。
(2 )结构体构件之间的温差 。
(5 )材料内部夹杂。
(6 )材料的各向异性。
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。
产生原因与求解
在凝固、冷却的过程中因为产品结构、环境等因素造成各个位置散热条件不会完全相同,热胀冷缩而形成的互相之间因为收缩而产生的作用力。
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。