各向同性热膨胀

计算科学 固体力学
2021-12-14 23:01:18

我经常看到方程

σt=EαΔT

作为热应力方程。

其中是杨氏模量,是 CTE,是温度变化。EαΔT

如果我们要写出对于各向同性材料的刚度张量,我们将得到以下表达式在此处输入图像描述

对于热应力,热应变的剪切分量为零,因此我们只剩下法向应变作为唯一可能的非零应变。这些应变对于是相同的,因为材料是各向同性的,并且每个都等于 T。εiii=1,2,3αΔT

这就是我感到困惑的地方。如果我们使用上述关系,法向应力的一个分量将是,但这显然不等于,因为σii=(2μ+3λ)αΔTEαΔT2μ+3λE

我一定是误解了一些基本的东西。有人能指出这可能是什么吗?

1个回答

您正在比较两种不同的材料模型:一维胡克定律 ( ) 和线性三维一维,其中中的所有量都变为张量。σ=Eεσ=Eε

在三个维度上,一个方向上的应变会导致材料在其他方向上收缩(泊松比)。因此,一个方向上的热应变会导致材料在其他方向上收缩,从而在这些方向上产生应力。您的结果是由于热膨胀和收缩引起的应力叠加。如果我的计算是正确的,你会得到的各向同性应力,它大于,因为横向收缩抵消了热膨胀。一维模型没有考虑这种影响。νσ=E12ναΔTEαΔT