Температурное напряжение

---

Температу́рное напряже́ние — вид механического напряжения, возникающего в какой-либо среде вследствие изменения температуры либо неравномерности его распределения. Температурные напряжения могут возникать как в твёрдых телах, так и в газах.

В твёрдом теле температурные напряжения возникают из-за ограничения возможности теплового расширения (или сжатия) со стороны окружающих частей тела или со стороны других тел, окружающих данное. Температурные напряжения могут быть причиной разрушения деталей машин, сооружений и конструкций. Для предотвращения таких разрушений используют так называемые температурные компенсаторы (зазоры между рельсами, зазоры между блоками плотины, катки на опорах моста и т. п.)

В классической газовой динамике модель сплошной среды исключает возможность возникновения механических напряжений вследствие температурных эффектов, однако при более точном кинетическом рассмотрении газа оказывается, что конвективные явления могут быть вызваны как наличием градиентов температуры в граничных условиях (тепловое скольжение), так и внутри неоднородного газа (термострессовая конвекция).

Если в теле температура изменяется на величину ${\displaystyle T}$, то элемент длины ${\displaystyle ds}$ будет иметь новую длину ${\displaystyle (1+\alpha T)ds}$ при условии, что отдельные элементы объёма не встречают препятствия при расширении и, следовательно, не возникают температурные напряжения. Величину ${\displaystyle \alpha }$ называют коэффициентом теплового расширения.

Однако частицы тела обычно препятствуют взаимным изменениям объёма. Вследствие этого возникают температурные напряжения ${\displaystyle \sigma _{ij}}$, обуславливающие добавочные удлинения и сдвиги согласно формулам классической теории упругости:

где ${\displaystyle G}$ — модуль сдвига, ${\displaystyle \mu }$ — коэффициент Пуассона.

---