热应力

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。

一,实验目的"para" label-module="para">

1.了解热应力实验装置的组成,各部分的作用及使用方法;"para" label-module="para">

2.了解金属构件在热循环过程中热应力的产生原因,过程及分布规律;"para" label-module="para">

3.熟悉铸造热应力对铸件质量的影响以及减小铸造热应力的措施."para" label-module="para">

二,实验内容"para" label-module="para">

1.在计算机上,利用《铸造应力》实验教学课件,了解铸造应力的分类,形成原因,测定原理,对铸件质量的影响及采用应力框测定铸造热应力的实际过程;"para" label-module="para">

2.熟悉热应力实验装置的使用方法及热应力测定的过程;"para" label-module="para">

3.记录,处理和分析实验数据,绘出"应力-温度"曲线."para" label-module="para">

三,实验装置简介"para" label-module="para">

本实验所使用的热应力实验装置是一种模拟测定装置,该装置由应力框部件,温控显示箱和

计算机系统三部分组成."para" label-module="para">

1.应力框部件"para" label-module="para">

这是实验装置的核心部件,由应力框,拉压力传感器,温度传感器,加热体和冷却水管路等组成。

三根直径相同的应力杆("para" label-module="para">

杆"_blank" href="/item/刚性结构">刚性结构,以便进行实验.松开螺栓时,杆"_blank" href="/item/内应力">内应力.各杆的温度变化由温度传感器"_blank" href="/item/拉压力传感器">拉压力传感器"para" label-module="para">

2.温度控制显示箱"para" label-module="para">

它由温控仪,稳压电源及显示仪表组成,如图2-2所示：

温控仪(型号WMZK-01)"_blank" href="/item/拉压力传感器">拉压力传感器提供24 V工作电压."para" label-module="para">

3.计算机系统"para" label-module="para">

由主机,显示器及打印机组成.应力杆的输出信号被放大1 000倍,后经计算机处理后以坐标图形式显示在屏幕上,以便直观地看到应力变化趋势.该坐标图的横轴为时间轴,纵轴为应力(或电压)轴.所显示的图像中,横坐标轴下方的曲线为杆"para" label-module="para">

四,实验原理"para" label-module="para">

金属构件在热循环过程中,由于材料热传导特性等因素的影响,构件各部分之间,构件表层与心部之间必然存在温差,致使金属构件的膨胀,收缩量有所差异,加之刚性构架中各部分之间的互相制约,于是在不同的温度区间里在构件中便会形成热应力."_blank" href="/item/拉压力传感器">拉压力传感器以电压信号的形式输出,由毫伏表和屏幕显示出来.三杆间的温差越大,作用力也越大.根据标定的作用力与电压间的当量值可计算出作用力(应力)的数值.加热到最高温度时松开锁紧螺栓,使三杆间的约束解除,相当于中间杆"para" label-module="para">

五,实验设备"para" label-module="para">

热应力测定仪,微型计算机(含《铸造应力》CAI软件)."para" label-module="para">

六,实验步骤"para" label-module="para">

1.计算机仿真测定"para" label-module="para">

1)在计算机上,利用《铸造应力》实验教学课件,了解铸造应力的分类,成因,分布规律及其影响;"para" label-module="para">

2)用应力框法进行铸造热应力的仿真测定."para" label-module="para">

2.使用热应力实验装置进行铸造热应力的测定"para" label-module="para">

1)检查实验装置各部件,管路,接头的连接是否正确与完好;检查电器线路,接口连接正确及接触良好与否;检查确认应力框部分接地良好与否.设定温度控制仪的极限加热温度值(杆间温差不大于60 ℃)."para" label-module="para">

2)接通电源,开启温度控制仪;接通稳压电源,开启计算机,并使计算机处于C\>状态.进行如下计算机操作:"para" label-module="para">

SAMPLE"para" label-module="para">

0"para" label-module="para">

输入文件名(或"para" label-module="para">

输入时(0),分(30),秒(0)数和采样时间(1 ms)."para" label-module="para">

3)锁定杆B.适当调整杆A,C紧固程度,使各毫伏表的初始指示值最小."para" label-module="para">

4)接通加热体电路,加热中间杆B(为避免加热速度过快,可手动控制开关KB1 ,以形成间歇供热方式)."para" label-module="para">

5)记录温度值和该时刻与之对应的毫伏表的毫伏值."para" label-module="para">

6)在设定的极限温度上停留一段时间.在红灯亮的状态下,松开杆B的锁紧螺栓G.

当毫伏表指针停留在最小数值时,再次锁紧中间杆B,同时切断加热体电路."para" label-module="para">

7)观察和记录冷却过程中的温度值和对应的毫伏数.当毫伏表指针低于0刻度时,将开关KA2 ,KB2 ,KC2 转换至相反位置."para" label-module="para">

8)将加热,冷却阶段的"电压-时间"曲线图存入计算机."para" label-module="para">

9)当杆B的温度降至室温后,松开锁紧螺栓,关闭所有电路."para" label-module="para">

10)整理实验数据,计算作用力和应力值,绘制"para" label-module="para">

11)分析实验结果,填写实验报告

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。

热应力定义1

所谓热应力是指半成品干燥和烧成热加工中由于温差作用而产生的一种应力.热应力源包括升降温过程中砖坯内外及砖坯与环境温差卜

来源文章摘要：本文定义了彩釉砖板面细小裂纹的随机性，建立它的力学模型．在此基础上阐述了它的形成机理和工艺控制。

热应力定义2

(()热应力:凡由于在搪玻璃材料中存在温度差而产生的应力称为热应力.(2)制胎成型应力:在铁胎制造过程中,由于卷板、冲压、组焊等操作所造成的应力

来源文章摘要：<正> 质量优良的搪玻璃设备,其瓷层表面不仅要具有玻化程度适当,光滑平整致密,色泽均匀一致以及无棕孔、泡影,外来固体夹杂物,尤其不能有裂纹等缺陷。 但是,事实上,在搪玻璃设备的烧成过程中,常常会出现各种缺陷,其中瓷层裂纹是该厂搪玻璃产品中危害最大的一种缺陷。 一段时间以来,在我厂100ol反应罐盖的生产过程中,b型小咀r部位和小咀内壁瓷层常出现裂纹,并且裂纹一旦产生,就不能消除,最后只有打瓷返工,造成了大量的人力、物力浪费,并且,严重挫伤了工人的生产积极性。

热应力定义3

2热应力的分类和特性:2·1$应力分类玻璃中由于存在温度差而产生的应力统称为热应力.浮法玻璃在退火过程中不可避免地会出现温度梯度.根据温度梯度的方向,玻璃板厚度方向的温度差所形成的热应力称作端面应力或厚度应力

来源文章摘要：浮法玻璃退火的目的是消除或减小玻璃中的热应力。本文从热应力的基本概念出发,分析讨论了热应力的起因、分类和特性,为正确制订浮法玻璃退火规范提供了理论依据。

热应力定义4

1.2三维热应力数学模型物体温度变化时,由于它受其他物体或者由于物体内各部分之间的相互约束而产生的应力,称为热应力.引起热应力的根本原因是温度变化.根据线性热应力理论,当物体受外力作用,又受温度作用时,物体内质点就要发生位移和相应的应变,并且它们可以进行代数迭加

来源文章摘要：建立了铸钢冷却壁的三维传热和热应力的数学模型,采用通用有限元软件ansys计算了冷却壁的温度场和应力场。计算结果表明:冷却水管由圆管改为椭圆管后,冷却壁热面最高温度和热应力升高不大,为冷却水管由圆形改成椭圆形提供了理论依据,由于椭圆水管截面积减少,就可以减少壁体厚度和大量节约冷却水量,从而达到降低炼铁成本的目的。

热应力定义5

从而引起螺栓受力情况的变化通常称为热应力.设系统原来温度为t.现为ti.连杆螺栓的线膨胀系数a.连杆大头的线膨胀系数为a

来源文章摘要：利用遥测应变仪对工程过程中的连杆螺栓进行动态测试，并利用自编的螺栓组载荷增分析系统，对实际测定的连杆螺栓动应力时间历程进行定量分析．确定连杆螺栓的实际受力情况，即所受的静应力、动应力、热应力及动应力随内燃机负荷、转速等变化而变化的趋势。该研究为连杆螺栓的改进设计和疲劳强度设计提供了依据．为遥测技术的工程应用提供了依据。

热应力定义6

第一种原因产生的残余应力被称为热应力,第二和第三种原因产生的残余应力被称为固有应力.热应力在蒸发沉积镀膜中表现很突出,但在离子束或磁控溅射法沉积镀制的多层膜中表现并不明显

来源文章摘要：在极紫外光刻技术中 ,光学系统对多层膜光学元件表面面形精度有严格的要求 ,并且多层膜光学元件需要较高的反射率。由于多层膜中存在的内应力将改变光学元件的表面面形 ,因此在不减少反射率的前提下 ,一定要减少或补偿多层膜内的残余应力。论述了mo/si多层膜应力产生的原因和几种减少与补偿应力的技术 ,介绍应力的几种测量方法。

热应力定义7

火焰加热对钢材性能的影响：钢材加热膨胀迅速冷却到低温收缩所产生的内应力称为热应力.当热应力大于钢材的弹性极限时会产生变形火焰矫正就是利用热应力产生变形而得到矫正

来源文章摘要：▲扩展受热面省煤器的应用研究燃煤锅炉省煤器磨损是锅炉运行中的一个突出问题，严重影响锅炉的安全性和经济性。据国内不完全统计，锅炉事故占火电厂事故的50%左右，其中因省煤器磨损漏泄而停炉的事故占锅炉事故的45%左右。为了保证锅炉的安全运行，对于燃煤锅炉，...

热应力定义8

温度应力又称为热应力,它是由于构件受热不均匀而存在着温度差异,各处膨胀变形或收缩变形不一致,相互约束而产生的内应力

热应力定义9

(2)热裂纹模具表面冷热交替而引起的模具表面压与拉交替变化的应力称为热应力.这种反复循环的热应力有可能引起模具疲劳产生热裂纹

来源文章摘要：介绍了模具的损坏形式、模具设计与使用设备对模具寿命的影响及模具使用与维护的有关注意事项。

热应力定义10

冷却的过程也是体积减小的过程也会形成内应力一般称为热应力.热应力的大小取决于胶层与被粘材料的热胀系数之差和温度变化的幅度.因此高温固化会增加在冷却过程中形成的热应力

来源文章摘要：分析了胶层的粘弹性与固化工艺的关系，指出当固化温度高于胶层的玻璃化温度时，粘接强度随着固化程度的提高而提高；固化温度低于胶层的玻璃化温度时，粘接强度随着固化程度的提高而降低。

残余热应力是指工件经热处理后最终残存下来的应力，对工件的形状，尺寸和性能都有极为重要的影响。当它超过材料的屈服强度时，便引起工件的变形，超过材料的强度极限时就会使工件开裂，这是它有害的一面，应当减少和消除。

但在一定条件下控制应力使之合理分布，就可以提高零件的机械性能和使用寿命，变害为利。分析钢在热处理过程中应力的分布和变化规律，使之合理分布对提高产品质量有着深远的实际意义。例如关于表层残余压应力的合理分布对零件使用寿命的影响问题已经引起了人们的广泛重视。

钢的残余热应力

工件在加热和冷却过程中，由于表层和心部的冷却速度和时间的不一致，形成温差，就会导致体积膨胀和收缩不均而产生应力，即热应力。在热应力的作用下，由于表层开始温度低于心部，收缩也大于心部而使心部受拉，当冷却结束时，由于心部最后冷却体积收缩不能自由进行而使表层受压心部受拉。即在热应力的作用下最终使工件表层受压而心部受拉。

这种现象受到冷却速度，材料成分和热处理工艺等因素的影响。当冷却速度愈快，含碳量和合金成分愈高，冷却过程中在热应力作用下产生的不均匀塑性变形愈大，最后形成的残余应力就愈大。另一方面钢在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时，因比容的增大会伴随工件体积的膨胀，工件各部位先后相变，造成体积长大不一致而产生组织应力。组织应力变化的最终结果是表层受拉应力，心部受压应力，恰好与热应力相反。组织应力的大小与工件在马氏体相变区的冷却速度，形状，材料的化学成分等因素有关。

实践证明，任何工件在热处理过程中，只要有相变，热应力和组织应力都会发生。只不过热应力在组织转变以前就已经产生了，而组织应力则是在组织转变过程中产生的，在整个冷却过程中，热应力与组织应力综合作用的结果，就是工件中实际存在的应力。

这两种应力综合作用的结果是十分复杂的，受着许多因素的影响，如成分、形状、热处理工艺等。就其发展过程来说只有两种类型，即热应力和组织应力，作用方向相反时二者抵消，作用方向相同时二者相互迭加。不管是相互抵消还是相互迭加，两个应力应有一个占主导因素，热应力占主导地位时的作用结果是工件心部受拉，表面受压。组织应力占主导地位时的作用结果是工件心部受压表面受拉。

残余热应力对淬火裂纹的影响

存在于淬火件不同部位上能引起应力集中的因素(包括冶金缺陷在内)，对淬火裂纹的产生都有促进作用，但只有在拉应力场内(尤其是在最大拉应力下)才会表现出来，若在压应力场内并无促裂作用。

淬火冷却速度是一个能影响淬火质量并决定残余应力的重要因素，也是一个能对淬火裂纹赋于重要乃至决定性影响的因素。为了达到淬火的目的，通常必须加速零件在高温段内的冷却速度，并使之超过钢的临界淬火冷却速度才能得到马氏体组织。

就残余应力而论，这样做由于能增加抵消组织应力作用的热应力值，故能减少工件表面上的拉应力而达到抑制纵裂的目的。其效果将随高温冷却速度的加快而增大。而且，在能淬透的情况下，截面尺寸越大的工件，虽然实际冷却速度更缓，开裂的危险性却反而愈大。这一切都是由于这类钢的热应力随尺寸的增大实际冷却速度减慢，热应力减小，组织应力随尺寸的增大而增加，最后形成以组织应力为主的拉应力作用在工件表面的作用特点造成的。并与冷却愈慢应力愈小的传统观念大相径庭。对这类钢件而言，在正常条件下淬火的高淬透性钢件中只能形成纵裂。

避免淬裂的可有原则是设法尽量减小截面内外马氏体转变的不等时性。仅仅实行马氏体转变区内的缓冷却不足以预防纵裂的形成。一般情况下只能产生在非淬透性件中的弧裂，虽以整体快速冷却为必要的形成条件，可是它的真正形成原因，却不在快速冷却(包括马氏体转变区内)本身，而是淬火件局部位置(由几何结构决定)，在高温临界温度区内的冷却速度显著减缓，因而没有淬硬所致。产生在大型非淬透性件中的横断和纵劈，是由以热应力为主要成份的残余拉应力作用在淬火件中心，而在淬火件末淬硬的截面中心处，首先形成裂纹并由内往外扩展而造成的。

为了避免这类裂纹产生，往往使用水--油双液淬火工艺。在此工艺中实施高温段内的快速冷却，目的仅仅在于确保外层金属得到马氏体组织；而从内应力的角度来看，这时快冷有害无益。其次，冷却后期缓冷的目的，主要不是为了降低马氏体相变的膨胀速度和组织应力值，而在于尽量减小截面温差和截面中心部位金属的收缩速度，从而达到减小应力值和最终抑制淬裂的目的。

热应力指数实际上是由包含环境和新陈代谢因素的热平衡方程导出的，它是指为保持人体热平衡所需的蒸发散热与可透过服装散发到环境中去的最大蒸发散热量的比值。热应力指数是在假定环境对健康的劳动个体无身体伤害且在8h的工作日内平均每人的单位时间出汗量为1L/h的条件下得出的。由于热应力指数是在假定劳动个体健康且适应日平均水平热暴露的基础上得出的，因此热应力指数不适用于热应力很高环境中的热应力评价，而且不能反映新陈代谢和环境热产生的热应力。利用热应力指数对热应力的评价中，需要测量空气流速、干球温度、湿球温度及平均辐射温度，还要测量或估算新陈代谢产热量。因此，热应力指数的计算较复杂，这限制了它在控制工作环境温湿度中的应用。

热应力指标是为保持人体热平衡所需要的蒸发散热量与环境容许的皮肤表面最大蒸发散热量之比。

是衡量热环境对人体处于不同活动量时的热作用的指标。热应力指标HSI用需要的蒸发散热量与容许最大蒸发散热量的比值乘以100%表示。其理论计算是假定人体受到热应力时：①皮肤保持恒定温度35℃；②所需要的蒸发散热量等于人体新陈代谢产热加上或减去辐射换热和对流换热；③8小时期间人的最大排汗能力接近于1L/h。当HIS=0时人体无热应变，HIS〉100时体温开始上升。此指标对新陈代谢率的影响估计偏低而对风的散热作用估计偏高。2100433B

建立热应力指数的目的在于把环境变量综合成一个单一的指数，用于定量表示热环境对人体的作用应力。具有相同指数值的所有环境条件作用于某个人所产生的热过劳均相同。例如A和B是两个不同的环境，A环境空气温度高但相对湿度低，B环境空气温度低但相对湿度高。如果两个环境具有相同的热应力指数值，则对某个人应产生相同的热过劳。热应力指数的意义见表1 。

表1 热应力指数的意义2100433B