熱膨張の理解
* 基本： すべての固体は加熱すると拡大し、冷却すると収縮します。これは、材料内の原子の振動が増加し、より多くのスペースを占有するためです。
* 拡張に影響する要因：
* 材料： 異なる材料が異なる速度で拡大します。たとえば、鋼はアルミニウムよりも拡大します。
* 温度変化： 温度の変化が大きいほど、膨張が大きくなります。
* 元のサイズ： 同じ温度変化があっても、大きなオブジェクトは小さなオブジェクトよりも多く拡張します。
報酬戦略
1。設計上の考慮事項：
* 拡張ギャップ： 拡張と収縮を可能にするために、構造またはコンポーネントの意図的なギャップを残します。これは、橋のデッキ、鉄道線路、建物のファサードでよく見られます。
* 柔軟な接続： 柔軟な材料または接続を使用して、拡張に対応し、ストレスの蓄積を防ぎます。これには、道路の伸縮ジョイント、パイプのベローズ、または機械の柔軟なカップリングが含まれる場合があります。
* プリストレス： 場合によっては、材料は拡張に対抗するために意図的に事前ストレスを受けています。これは、熱膨張を予測するために橋のような構造に張力をかけることによって行うことができます。
2。材料の選択：
* 熱膨張材料の低い材料： 最小限の膨張が必要なアプリケーションに、熱膨張係数（CTE）が低い材料を選択します。 例は次のとおりです。
* invar（ニッケルアイアン合金）： 非常に低い熱膨張で知られています。
* セラミック： 多くのセラミックは拡張率が低いです。
* 複合材料： 特定の拡張特性を持つように設計されています。
3。温度制御：
* 断熱材： 構造またはコンポーネント全体の温度差を減らすと、膨張を大幅に減らすことができます。
* 冷却システム： 冷却システムを使用して一貫した温度を維持すると、過度の膨張を防ぐことができます。
4。補正メカニズム：
* bimetallicストリップ： 異なるCTEを持つ2つの異なる金属でできています。温度が変化すると、スイッチや制御デバイスをトリガーするために使用できる不平等な膨張により、ストリップが曲がります。
* 拡張ループ： パイプやその他のシステムで使用して、動きを可能にするループを作成することにより、拡張に対応します。
例
* 橋： 拡張ギャップは、温度の変化による動きを可能にするためにブリッジデッキに組み込まれています。
* 鉄道線路： レール間の小さな隙間により、座屈しないで膨張と収縮が可能になります。
* 配管システム： 拡張ループは、長いパイプラインでの拡張に対応するために使用されます。
* 精密機器： INVARは、最小限の拡張が非常に重要な機器で使用されます。
キーポイント
* 使用される材料の熱膨張係数（CTE）を理解することは不可欠です。
* 特定の報酬戦略は、アプリケーション、温度範囲、および材料特性によって異なります。
* 熱膨張に対する適切な補償を確保するために、徹底的な設計とエンジニアリングの計算が必要です。
