L'applicazione di espansione lineare in Ingegneria

La maggior parte dei materiali di espandersi e contrarsi a causa di cambiamenti di temperatura . In questo rapporto diretto , il materiale si espande quando riscaldato , e si contrae quando si raffredda. Il tasso di espansione e contrazione è minimo per grado di variazione della temperatura . Tuttavia , in grandi strutture come ponti o edifici , le quantità minime sommano , portando ad un grande cambiamento nella dimensione . Gli ingegneri devono tenere conto del cambiamento , e sviluppare soluzioni per varie strutture per assorbire l' espansione e la contrazione . Coefficienti di Linear Table espansione

Usa Coefficienti di Engineering Toolbox su tavola di espansione lineare per determinare il tasso di espansione per un materiale per pollice , per ogni variazione di temperatura . Ad esempio , il tasso di acciaio è 7,3 volte 10 alla meno 6 pollici per grado Fahrenheit . Per convertire la notazione scientifica in numeri reali , un cubo di acciaio 1 pollice su un lato amplia 0,0000073 di un centimetro quando la temperatura aumenta di 1 grado Fahrenheit . Questo è circa 1/50 dello spessore di un capello .

Tabella figure di Pratica

Si potrebbe pensare che l'espansione 1/50 dello spessore di un capello per l'acciaio è non molto , ma coefficienti di dilatazione sommano. Ad esempio , il ponte Mackinaw in Michigan è a 5 km di lunghezza . Questo trasforma a 316.800 pollici. In inverno , le temperature nel Michigan possono tuffarsi a meno 20 gradi Fahrenheit , e in estate può raggiungere i 90 gradi Fahrenheit . Questa è una differenza di temperatura di 110 gradi . Moltiplicando .0000073 da 316.800 del 120 produce 254 pollici , ovvero circa 21 metri di espansione o contrazione.

Espansione Problemi e soluzioni

Il problema ponte Mackinaw è un piccolo esempio dei milioni di problemi di espansione e contrazione ingegneri superare ogni giorno . Progettisti appositi giunti mobili , chiamati giunti di dilatazione , per consentire ad alcuni " danno " per il problema di espansione /contrazione . Se il ponte Mackinaw non ha avuto giunti di dilatazione , sarebbe strappare si spegne suoi sostegni durante l'espansione . Il ponte Mackinaw ha 31 giunti di dilatazione in posizione strategica. Questi giunti incastrano come le dita , e far scorrere sopra l'altro quando il ponte si muove . Concrete espande e si contrae anche . Passi carrai hanno strisce nere a intervalli prestabiliti - questi sono giunti di dilatazione per calcestruzzo . Se non ci fossero , il calcestruzzo si crepa , a causa di tensioni interne accumulate da espansione .
Dissimili Materiali Problemi e soluzioni

materiali diversi posti uno accanto all'altro porre i propri problemi . Molti motori automobilistici hanno gettato i blocchi di ferro, ma le teste in alluminio . Il coefficiente di alluminio di dilatazione lineare è maggiore che il ferro di . Quando il motore raggiunge la temperatura di esercizio , se le testine si espandono troppo, le viti a testa potrebbero rompersi . Una volta raffreddato , le viti a testa possono allentare . Gli ingegneri hanno risolto il problema sviluppando un bullone speciale testa , chiamato un bullone tratto . Bulloni Stretch sono fatte di un composto di acciaio speciale , e letteralmente si allungano quando riscaldato . Quando la testa in alluminio si espande , il bullone si estende , in modo che non si romperà . Quando la testa si raffredda , si ritrae . Un bullone tratto è quasi come una molla , in grado di espandersi e contrarsi .