一个圆环在加热状态下，关于膨胀方向

召唤师170 · 发表于 2013-11-15 18:42:38

我一直没搞清楚，一个圆环在加热状态下，它的内环和外环都是向外扩张的，导致内、外圆直径都变大。但是按照热胀的原理，圆环在加热的情况下不是整体变大的吗？也就是说它的内环应该是被压小的。
麻烦能给新手解释一下这个原理，最好能从最根本的理论解释，而不要热胀冷缩那么简单。
谢谢。

cvn_77 · 发表于 2013-11-15 18:43:31

虽然内外环都变大，但因为受力原因，变形量应该是不同的，请会受力分析的同学解释一下

风追云 · 发表于 2013-11-15 18:44:19

热胀冷缩的本质是温度升高时，热运动增强,分子平均动能增大，分子运动范围扩大，所以固体体积也就变大了；温度降低时刚好相反。
因此画了个草图，猜想一下：
图中假设此环形零件由两圈分子组成。加热前，分子的各向间距均为k1，圆环内径为d1；加热后，分子的各向间距变成k2，圆环内径变成d2。因为k2必须大于k1，所以d2也要大于d1。

江湖一剑 · 发表于 2013-11-15 18:45:15

跟内外环尺寸比和厚度有关，理想的考虑是增大了，其实由于加热，金属都要膨胀，由于相互牵扯，金属内会产生热应力，不能向外扩张的金属内环只能向里扩张。实际中也是如此。这个作为一个物理考试题是不完美的。

杨云123 · 发表于 2013-11-15 18:46:03

江湖一剑发表于 2012-8-3 11:49

跟内外环尺寸比和厚度有关，理想的考虑是增大了，其实由于加热，金属都要膨胀，由于相互牵扯，金属内会产生 ...
给具体在解释一下吧。我也做过这样的一个套实验过。当时想用过盈配合和轴进行连接，用加热后连接的方法。我不知道加热后的变形量，所以车了这个东西用火烤了一下。结果外廓倒是变大了内孔没有变大反而变小了，当时领导还说是我量的不对。

召唤师170 · 发表于 2013-11-15 18:46:41

风追云发表于 2012-8-3 11:13

热胀冷缩的本质是温度升高时，热运动增强,分子平均动能增大，分子运动范围扩大，所以固体体积也就变大了；温 ...
这个解释好像不错！

极速北极光 · 发表于 2013-11-15 18:47:30

应该是外径变大，内径变小

militery1 · 发表于 2013-11-15 18:48:27

这让我想起了武林外传里的那个古代犯人枷锁

江湖一剑 · 发表于 2013-11-15 18:49:03

给具体在解释一下吧。我也做过这样的一个套实验过。当时想用过盈配合和轴进行连接，用加热后连接的方法。我不知道加热后的变形量，所以车了这个东西用火烤了一下。结果外廓倒是变大了内孔没有变大反而变小了，当时领导还说是我量的不对。
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是这样的，比如一个理想薄套，他看到是内外径向都是扩大的，但是实际中的套有很多厚套，假如你把套分成两层，假设都是扩大的，但是外层的套和内层的套扩大的不一致，假如内层的外径比外层的内径还扩的大，就产生了内应力，而内层的套由于不能外扩而向里挤压。不知道我说清楚了没有。

wayyhlp · 发表于 2013-11-15 18:49:59

我认为就得看壁厚就好比O型圈受热的时候不光线径变粗 O型圈的中径也会变大的啊这就看哪个作用大了如果线径变大的多那么内径就变小反之内径变大