La Aplicación de expansión lineal en ingeniería

La mayoría de los materiales se expanden y contraen debido a los cambios de temperatura. En esta relación directa, se expande el material cuando se calienta y se contrae cuando se enfría. La tasa de expansión y contracción es mínima por grado de cambio de temperatura . Sin embargo , en grandes estructuras , tales como puentes o edificio , las cantidades mínimas suman , lo que lleva a un gran cambio en el tamaño . Los ingenieros tienen que tener en cuenta el cambio y desarrollo de soluciones para diversas estructuras para absorber la expansión y contracción. Los coeficientes de la Tabla expansión lineal

Utilice Coeficientes de mesa de expansión lineal del Engineering Toolbox para determinar la tasa de expansión de un material por pulgada , y por el cambio en la temperatura. Por ejemplo , la tasa de acero es de 7,3 veces 10 a la menos 6 pulgadas por grado Fahrenheit. Para convertir la notación científica en números reales , un cubo de acero de 1 pulgada en un lado se expande 0,0000073 de pulgada cuando la temperatura aumenta 1 grado Fahrenheit . Se trata de 1/50 del espesor de un cabello .

Tabla figuras de la Práctica

Usted puede pensar que la expansión de 1/50 del espesor de un cabello de acero es no mucho, pero los coeficientes de expansión se suman. Por ejemplo, el puente de Mackinaw en Michigan se encuentra a 5 kilómetros de longitud . Esto convierte a 316.800 pulgadas . En el invierno , las temperaturas en Michigan puede sumergir hasta menos 20 grados Fahrenheit, y en el verano pueden alcanzar los 90 grados Fahrenheit. Esta es una diferencia de temperatura de 110 grados . Multiplicando .0000073 por 316.800 por 120 produce 254 centímetros , o aproximadamente 21 pies de expansión o contracción.

Problemas de expansión y Soluciones

El problema del puente de Mackinaw es un pequeño ejemplo de los millones de problemas de expansión y contracción ingenieros superar cada día. Los ingenieros de diseño articulaciones móviles especiales, llamadas juntas de dilatación , para permitir un poco de " dar " para el problema de la expansión /contracción . Si el puente Mackinaw no tenía juntas de expansión , sería arrancarse de sus soportes cuando se expande . Mackinaw El puente tiene 31 juntas de expansión colocadas estratégicamente . Estas juntas se entrelazan como los dedos , y se deslizan unas sobre otras cuando el puente se mueve. Hormigón también se expande y se contrae. Pavimentación tienen bandas negras en los intervalos preestablecidos - estas son las juntas de dilatación del hormigón . Si ellos no estuvieran allí, lo concreto sería el crack , debido a las tensiones internas acumuladas por la expansión .
Dissimilar Problemas y Soluciones Materiales

materiales diferentes colocados uno al lado del otro plantean sus propios problemas . Muchos motores de automóviles han puesto bloques de hierro , pero las cabezas de aluminio . Coeficiente de expansión lineal de aluminio es mayor que el hierro de . Cuando el motor alcance la temperatura de funcionamiento , si los jefes se expanden demasiado, los pernos de cabeza se pueden romper . Cuando se enfría , los tornillos pueden aflojarse. Los ingenieros resolvieron el problema mediante el desarrollo de un perno de cabeza especial, llamado un perno elástico. Tornillos de dilatación están hechos de un compuesto de acero especial , y se extienden literalmente cuando se calienta . Cuando la cabeza de aluminio se expande , el perno se extiende , por lo que no se rompa . Cuando la cabeza se enfría , se retrae . Un perno tramo es casi como un resorte, capaces de expandirse y contraerse.