演習問題(熱応力ほか)

熱ひずみと熱応力の演習問題

演習問題 1.

気温20℃のとき鉄道のレールを溶接し継ぎ目のない状態で敷設した。

気温が-10℃に下がった時に発生する熱応力を求めなさい。
ただし鋼の線膨張係数を α =1.12×10**-5 /℃、縦弾性係数を E = 206. GPaとする。

演習問題 2.

青函トンネル (全長 52.6 km) はレールの継ぎ目を溶接して敷設している。
トンネル内の温度が5℃上昇した場合、以下の基本仕様に基づき下記の設問に答えなさい。

基本仕様

  1. 線膨張係数は 11.7 X 10**-6 /℃

  2. レール両端は固定されているものとする。

  3. レールの縦弾性係数は206 GPa とする。

設問

  1. 温度上昇に伴って生じる熱ひずみを計算しなさい。

  2. 伸びはどれくらいになるか計算しなさい。

  3. 熱応力を計算しなさい。