Термальный центр

Изображение термального центра.

Термальный центр — понятие, используемое в прикладной механике и технике . Когда твердое тело подвергается тепловым изменениям, происходит расширение, изменяющее размеры и, возможно, форму тела и положение его точек. При определенных обстоятельствах может случиться так, что одна точка, принадлежащая пространству, связанному с телом, вообще не имеет смещения: эта точка называется тепловым центром (ТЦ).

Приложения

Тепловое расширение не влияет на положение теплового центра: это свойство делает TC очень интересным объектом в тех приложениях, где важно, чтобы температурные изменения не влияли на определенный процесс. Фотолитографические машины и высокоточные оптические инструменты являются примерами применения этой концепции.

Определение

Рисунок A: геометрическая конструкция теплового центра: согласно упомянутой гипотезе, положение теплового центра является только функцией ограничений. Рисунок B: Это пример неопределённого теплового центра, поскольку геометрическая конструкция приводит к разным точкам для разных расширений.

Термический центр определяется согласно следующей гипотезе:

• Твердое тело с однородными и изотропными тепловыми свойствами;
• Изостатически ограниченный ;
• Ко всему телу применяется температурное изменение ΔT.

Тепловое изменение приведет к расширению тела: это означает, что для каждой пары точек P и Q расстояние станет:

$d_{2}(P,Q)=K\cdot d_{1}(P,Q)$

где $K=1+\alpha \cdot \Delta T$, $\alpha$ – коэффициент теплового расширения.Анализируя это явление в абсолютной системе координат, трансформация твердого тела представляет собой геометрическое подобие .Возможно, что при удобном выборе ограничений одна точка, принадлежащая пространству, связанному с телом, не будет перемещаться во время теплового изменения: эта точка называется тепловым центром. В этом случае геометрическое подобие становится гомотетией , а тепловой центр — центром самой гомотетии.

Термальный центр существует не всегда. TC является функцией ограничений. На рисунке B показан пример, в котором геометрия ограничений не достигает единой точки.

ТЦ может существовать, даже если тело обладает неоднородными изотропными тепловыми свойствами, но при невыполнении этого условия невозможно определить его положение простым геометрическим методом, показанным выше, и преобразование не будет гомотетией.

См. также

• Тепловое расширение

Ссылки

• Сомерс, Герман. Принципы проектирования точных механизмов . Т-образный отпечаток. ISBN   9789036531030
• (nl) Костер, М.П. Принципы построения точного движения и позиционирования . ISBN   978-90-5574-610-1 .