Comment calculer la dilatation thermique d'un cylindre

December 25

Comment calculer la dilatation thermique d'un cylindre


Presque tous les matériaux subissent une légère déformation en réponse aux changements de température. Elles se dilatent lorsqu'ils sont chauffés et contrat lorsqu'il est refroidi. Ceci est un facteur important à considérer pour les pièces de machines ou de composants structurels qui existent dans des environnements avec des températures fluctuantes. Si une partie se développe, il peut créer des contraintes sur d'autres parties structurelles et éventuellement provoquer une panne. La déformation exacte d'un objet dépend de sa géométrie et sa constante de dilatation thermique.

Instructions

Des pas

1 Voir la constante de matériau de dilatation thermique. La constante de dilatation thermique est une grandeur qui indique le pourcentage de variation de longueur d'un matériau pour chaque degré de changement de température. Par exemple, un pouce d'aluminium deviendra 0.0000131 pouces plus long quand il est chauffé par 1 degré Fahrenheit.

2 Déterminer la variation de température à laquelle le cylindre est soumis. On peut supposer que la partie a été conçu à une température de base, tels que tempérée de la chambre, à laquelle il ne subit aucune contrainte thermique. Trouver la différence entre la température de base et la température maximale ou minimale à laquelle le cylindre est exposé.

3 Calculer la souche. La souche est une quantité adimensionnelle égale à la variation de la longueur sur la longueur originale. On peut calculer la déformation en multipliant la constante de dilatation thermique par le changement de température.

4 Obtenir la hauteur et le diamètre du cylindre. Vous pouvez mesurer ces quantités ou les obtenir à partir de spécifications préenregistrés.

5 Multiplier la souche soit par le diamètre ou la hauteur du cylindre pour trouver le changement de longueur dans les deux sens. Si le cylindre se trouve dans une poche ou un manchon et vous avez besoin de connaître son changement de circonférence, il faut multiplier le changement de diamètre par le nombre pi (3.14).

Conseils et avertissements

  • Le volume d'un cylindre est égal à pi fois le carré de son rayon fois sa hauteur. Pour trouver le changement de volume due à la dilatation thermique, calculer les dimensions avant et après l'expansion, et d'appliquer la formule pour le volume à chaque cas. Rappelez-vous que le rayon est la moitié du diamètre.