
【機】 solid contraction
固體收縮(Solid Contraction)指固體物質因溫度降低或壓力增大而導緻其體積或線性尺寸減小的物理現象。其核心機制是物質内部原子或分子熱運動減弱,平均間距縮小,表現為宏觀尺度上的尺寸縮減。以下是詳細解析:
熱收縮(Thermal Contraction)
溫度下降時,固體粒子動能減小,晶格振動減弱,原子間平衡距離縮短。例如,金屬鑄件冷卻時因收縮産生内應力,需在鑄造工藝中預留收縮餘量。
來源:《材料科學基礎》(馮端著);ASM International《材料熱膨脹與收縮手冊》
壓力緻收縮(Pressure-Induced Contraction)
外部高壓迫使原子重新排列,密度增大。如地殼中岩石在高壓下體積壓縮,形成緻密礦物結構。
來源:《固體物理導論》(基泰爾著);美國地質調查局(USGS)岩石力學報告
來源:《鑄造工程手冊》(美國鑄造協會);國際焊接學會(IIW)标準
來源:ACI 223《混凝土收縮補償标準》(美國混凝土學會)
來源:《精密工程學》(Springer出版社);NIST熱膨脹數據庫
收縮行為通過線膨脹系數(α)表征,定義為溫度每變化1℃時單位長度的變化率:
$$ Delta L = L_0 cdot alpha cdot Delta T $$
其中$Delta L$為長度變化量,$L_0$為初始長度,$Delta T$為溫度變化量。
來源:ISO 11359《塑料熱膨脹系數測定标準》;《物理化學手冊》(CRC Press)
來源:《英漢材料科學詞典》(科學出版社);《牛津材料學詞典》
本解釋綜合材料物理學、機械工程及熱力學原理,引用權威學術文獻與行業标準,确保概念精确性與工程適用性。
固體收縮是指固體在溫度降低或外部條件變化時,體積或尺寸減小的現象。以下是詳細解釋:
固體收縮的微觀原理是原子或分子熱運動減弱,導緻間距縮小。溫度下降時,粒子振動幅度減小,排列更緊密,宏觀表現為體積減小。例如金屬冷卻時體積收縮,屬于典型的固态收縮。
根據鑄造領域的分類,收縮可分為三個階段:
在工業應用中,固态收縮需特别關注。例如鑄造時,若收縮受阻(如模具限制),可能産生内應力甚至裂紋,影響零件性能。因此,設計模具需預留收縮餘量以補償尺寸變化。
固體收縮與熱膨脹是同一原理的相反表現,均與溫度變化相關。公式可表示為: $$ Delta L = alpha cdot L_0 cdot Delta T $$ 其中,$Delta L$為長度變化,$alpha$為線膨脹系數,$L_0$為初始長度,$Delta T$為溫度變化。
固體收縮是材料科學和工程中的重要概念,涉及熱力學原理與工業實踐。理解其機制有助于優化材料加工工藝,避免結構缺陷。
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