Choc thermique

Choc thermique dans les modèles mécaniques

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Le choc thermique est le nom donné à la fissuration en raison du changement de température rapide. Le verre et les objets en céramique du sont particulièrement vulnérables à cette forme de l'échec , due à leur basse dureté , à conductivité thermique de bas , et à coefficients élevés de dilatation thermique. Cependant, ils sont employés dans beaucoup d'applications à hautes températures dues à leur point de fusion élevé .

Le choc thermique se produit quand les différentes pièces de de causes thermiques du gradient un d'un objet au augmentent par différents montants. Cette expansion différentielle peut être comprise en termes d'effort ou de la contrainte , d'une manière equivalente. À un certain point, cet effort surmonte la force du matériel, faisant former une fente. Si rien n'arrête cette fente de la propagation par le matériel, il fera échouer la structure de l'objet.

Le choc thermique peut être empêché par : Réduisant le gradient thermique vu par l'objet, par le changement de son

de la température plus lentement augmentation du

de la conductivité thermique du matériel Réduction du coefficient du matériel de

de dilatation thermique Augmentation de son

de force Augmentant sa dureté, par le bout crack émoussant, c., la plasticité ou le

de la transformation de phase de débattement crack

Le verre de Borosilicate tel que le Pyrex est fait pour résister au choc thermique meilleur que la plupart d'autre verre par une combinaison de coefficient réduit d'expansion et de plus grande force, bien que le quartz fondu la surpasse à ces deux égards. Quelques matériaux Verre-en céramique du incluent une proportion commandée de matériel avec un coefficient négatif d'expansion, de sorte que le coefficient global puisse être réduit pour mettre à zéro presque exactement sur un éventail raisonnablement des températures.

Le carbone-carbone renforcé par est extrêmement résistant au choc thermique, dû le conductivité thermique extrêmement élevée de s de graphite à 'et bas coefficient d'expansion, le de haute résistance de la fibre de carbone de , et une capacité raisonnable de braquer des fissures dans la structure.

Pour mesurer le choc thermo la technique d'excitation d'impulsion de résistante pour être un outil utile. Il peut être employé pour mesurer le module de Young , le module de cisaillement de , le coefficient de Poisson De et le atténuant le coefficient de d'une manière non destructive. La même éprouvette peut être mesurée après différents cycles thermo de choc et de cette façon le detoriation dans les propriétés physiques peut être tracée dehors.

Paramètre de choc thermique dans la physique des lasers à semi-conducteur

Le milieu de gain de du laser produit de la chaleur. Cette chaleur est vidangée par le radiateur . Le transfert de la chaleur se produit à certain gradient de température . La dilatation thermique non-uniforme de l'des causes matérielles en bloc l'effort et tendent , qui peut casser le dispositif même à la variation lente température. (par exemple, le Continu-ondulent l'opération ). Ce phénomène s'appelle également le le choc thermique . La robustesse d'un matériau laser De au choc thermique est caractérisée avec le paramètre de choc thermique de = de $R_ de {\ mathrm {T}} \ frac {k \ sigma_ {\ mathrm {T}} (1 \ NU)}{\} d'alpha E \,$ ,

là où
$k$ est conductivité thermique,
le $\ sigma_ {\ mathrm {T}}$ est tension maximale que le matériel peut résister,
le $\ alpha$ est le coefficient de dilatation thermique de
$E$ est le module de Young , et
le $\ nu$ est le coefficient de Poisson De .

Rudement, au fonctionnement efficace du laser, le $P_ de puissance {\ mathrm {h}}$ de la chaleur produit dans le milieu de gain est proportionnel au $P_ de puissance de sortie {\ mathrm {s}}$ du laser, et le coefficient $q$ de la proportionnalité peut être interprété en tant que paramètre de génération de chaleur ; puis, =q P_ de $P_ {\ mathrm {h}} {\ mathrm {s}}.$ le paramètre de génération de chaleur est fondamentalement déterminé par le défaut de Quantum de de l'action de laser de , et on peut estimer/de $q=1- \ omega_ {\ mathrm {s}} \ omega_ {\ mathrm {p}}$ , où le $\ omega_ {\ mathrm {p}}$ et $\ omega_ {\ mathrm {s}}$ sont fréquence de la pompe et celle de lasing.

Puis, parce que la couche du milieu de gain placé au radiateur, la puissance maximale peut être estimée en tant que $P_ de {\ mathrm {s, maximum}} = 3 \ frac {R_ {\ mathrm {T}}} {q} \, du frac {L^2} {h} \,$ là où $h$ est l'épaisseur de la couche et du $L$ est la transversale classent. Cette évaluation assume le drain unilatéral de la chaleur, car elle a lieu dans les miroirs d'Active de Pour l'évier de double-côté, le coefficient 4 devrait être appliqué.

Chargement thermique

L'évaluation ci-dessus n'est pas le seul paramètre qui détermine la limite de la surchauffe d'un milieu de gain. Le

d'augmenter \ delta maximaux T

de la température, auquel le milieu peut encore efficacement lase, est également propertiy important du matériau laser. Ceci qui surchauffe limite la puissance maximale avec l'évaluation

$P_ {\ mathrm {s, maximum}} = 2 \ frac {k \ delta T} {q} \ frac {L^2} {} de h \,$

La combinaison des deux évaluations ci-dessus de la puissance maximale donne l'évaluation

$P_ {\ mathrm {s, maximum}} = R \ frac {L^2} {} de h \,$

là où

$R= \ textrm {minute} \ parti \ { \ commencer {rangée} {c} 3 \ de R_ {\ mathrm {T}} /q \ 2 k \ deltas T/q \ extrémité {rangée} \ droit.$

est le chargement thermique ; paramètre, qui est propriété importante du matériau laser. Le chargement thermique, intensité $Q$ de saturation de et le $aller-retour de la perte \ beta$ déterminent la limite de la graduation de puissance de des lasers de disque de . Rudement, la puissance maximale aux tailles optimisées $L$ et $h$ , est d'ordre de $P= \ frac {R^2} {Q \ beta^3}$ . Cette évaluation est très sensible au $de perte \ beta$ . Cependant, la même expression peut être interprétée qu'une évaluation robuste de la limite supérieure du $~ de perte \ beta~$ exigé pour le $P$ de puissance de sortie souhaitable : $~ \ beta_ de {\ mathrm {maximum}} = \ (\ frac {R^2} {PQ} \ droit) ^ laissé {\ frac {1} {3}}$ Tous les lasers de disque rapportés semblent fonctionner à la perte aller-retour au-dessous de cette évaluation. Le paramètre de choc thermique et le chargement dépendent de la température du radiateur. Certains espoirs sont se rapporte avec un laser, fonctionnant aux températures cryogéniques du . L'augmentation correspondante du paramètre de choc thermique de permettrait à des conditions plus douces pour la perte aller-retour du laser de disque à la graduation de puissance.

Exemples d'échec de choc thermique

Les glaçons placés dans un verre de fente chaude de l'eau par choc thermique à mesure que la surface extérieure augmente dans la température beaucoup plus rapidement que les surfaces intérieures. En raison de la dilatation thermique, la surface externe s'étend parce qu'il fait plus chaud, mais la surface intérieure est presque la même longueur, et ainsi, les formes de fente à tenir compte de cette différence.
Un Sheepherder de que le fourneau est fondamentalement une boîte en acier sur des jambes, celle a un dessus de fer de fonte. On établit un feu en bois à l'intérieur de la boîte et fait cuire sur la surface externe supérieure de la boîte, comme une gauffreuse. Si on établit un feu trop chaud, et puis essaye de refroidir le fourneau en versant l'eau sur la surface supérieure, il fendra et peut-être échouera par choc thermique.
Les causes de trois incidents d'avions dans les années 90 (vol 585 d'United Airlines de , vol 427 d'USAir de et vol 517 d'Eastwinds de ). Le choc thermique a fait bloquer leur boîtier de commande de puissance dans la queue et causer le hardover de gouvernail de direction, forçant les avions dans la direction le gouvernail de direction tourne.
On le présume largement que suivre le bâti de la liberté Bell , il de a été permis de se refroidir trop rapidement qui a affaibli l'intégrité de la cloche et eu comme conséquence une grande fente le long du côté de elle la première fois c'était échelon.
Dans l'étranger 3 de de film des sciences fiction, l'étranger peut survivre à être immergé dans le fil fondu, mais quand les arroseuses sont activées, l'eau fraîche frappant l'exosquelette étranger chaud superbe le fait fendre et l'étranger meurt.

Voir également

surchauffant
Contrainte
Technique d'excitation d'impulsion de

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