Кіріспе

Температураның күрт өзгеруінен туындаған жүктеме. Термиялық соққы – температураның күрт өзгеруімен сипатталатын құбылыс, ол дененің уақытша механикалық жүктемесіне әкеледі. Бұл жүктеме температура өзгеруі салдарынан дененің әртүрлі бөліктерінің әртүрлі мөлшерде кеңеюінен туындайды. Бұл айырмашылықты кернеу емес, деформация ретінде қарастыру дұрыс. Егер деформация материалдың созылу беріктігінен асып кетсе, жарықтар пайда болып, соңынан конструкцияның бұзылуына алып келуі мүмкін. Термиялық соққыны болдырмау үшін қолданылатын әдістер:

Температураны біртіндеп өзгерту арқылы жылу градиентін азайту.
Материалдың жылу өткізгіштігін арттыру.
Материалдың жылулық кеңею коэффициентін төмендету.
Материалдың беріктігін арттыру.
Материалға икемдеу кернеуін енгізу, мысалы, қатайтылған шыныда.
Материалдың Янг модулін төмендету.
Пластикалық деформация және фазалық түрлену процесін пайдалана отырып, жарық ұшын дөңгелету немесе жарықтың бағытын өзгерту арқылы материалдың тұтқырлығын арттыру.

Материалдарға әсері

Боросиликатты шыны, басқа шыныларға қарағанда, төмен кеңею коэффициенті мен жоғары беріктігінің арқасында жылулық соққыға жақсырақ төтеп береді, бірақ құйылған кварц осы екі көрсеткіш бойынша одан да жоғары. Кейбір шыны-керамикалық материалдар (көбінесе литий алюминосиликаты (LAS) жүйесінде) бақыланатын мөлшерде теріс кеңею коэффициентіне ие материалды қамтиды, осылайша жалпы коэффициент температураның белгілі бір диапазонында дерлік нөлге дейін төмендетілуі мүмкін. Ең жақсы термомеханикалық материалдардың қатарында алюминий, цирконий, вольфрам қорытпалары, кремний нитриді, кремний карбиді, бор карбиді және кейбір тот баспайтын болаттар бар. Көміртекті күшейтілген көміртек, графиттің өте жоғары жылу өткізгіштігі мен төмен кеңею коэффициенті, көміртек талшығының жоғары беріктігі және құрылымдағы жарықтарды бұру қабілетінің арқасында жылулық соққыға өте төзімді. Жылулық соққыны өлшеу үшін импульстік қоздыру әдісі тиімді құрал болып табылды. Оны Юнг модулі, Шер модулі, Пуассон қатынасы және демпферлік коэффициентті бұзбай өлшеуге болады. Бір сынақ үлгісін әртүрлі жылулық соққы циклдарынан кейін өлшеуге болады, осылайша физикалық қасиеттердің нашарлауын анықтауға болады.

Термиялық соққыға төзімділік

Термиялық соққыға төзімділік өлшемдері, температураның күрт өзгеруіне ұшырайтын қолдануларда материалды таңдау үшін қолданылуы мүмкін. Термиялық соққыға төзімділіктің ең көп қолданылатын өлшемі – берілген қалыңдық үшін материалдың көтере алатын максималды температура айырмасы.

Термиялық соққының ақаулық үлгілері

Бұрын кварцит сияқты кен тамырлары бар қатты жыныстар отты қолдану арқылы бұзылып, оның ішінде ағаш отпен жартасты қыздыру, содан кейін жарық өсуін тудыратын сумен сөндіру. Бұл туралы Диодор Сицилий, Ежелгі Плиний және Георг Агрикола жазған. Ыстық суға салынған мұз кесегі сыртқы бетіндегі температура ішкіге қарағанда әлдеқайда тез көтерілгенде, жылулық соққыдан жарылады. Сыртқы қабаты жылыған сайын кеңейеді, ал ішкі қабаты көбінесе өзгермейді. Бұл қабаттар арасындағы көлемнің күрт өзгеруі кернеу тудырады, ол мұздың беріктігінен асып түсетінше жиналады, содан кейін жарылыс пайда болады, кейде мұздың сынықтарын контейнерден шығаруға жеткілікті күшпен. Біраз уақыт жұмыс істеген шамдардың беткі қабаты қатты ыстық болады. Оларға суық су шашса, жылулық соққыдан шыны сынып, шам жарылуы мүмкін. Ескі құйма темірден жасалған пеш – аяқтары бар қарапайым темір қорап, үстіңгі жағы құйма темірден жасалған. Қораптың ішіне ағаш немесе көмір от жағылады және тамақ қораптың сыртқы бетінде, таба сияқты пісіріледі. Егер отты тым күшті жағып, содан кейін пештің үстіне су құйып салқындатса, ол жылулық соққыдан жарылады. (Сумен сөндірілген от салдарынан) температураның күрт өзгеруі үшінші патша қоңырауының сынуына себеп болды деп саналады. Жылулық соққы – ішкі жанасу қозғалтқыштарындағы бас прокладкасының бұзылуына себеп болатын басты фактор.