如何理解“高温的铁球用水冷却时表面受拉应力” ？

寂静回声

问


答

铁球表面首先接触到冷水，迅速降温。由于表面冷却速度快于内部，表面材料会迅速收缩。
表面的快速收缩会在表面产生拉伸应力，因为表面试图缩小，而内部仍然保持高温且未收缩。


随着热量继续从内部向表面传导，内部也开始冷却。
内部材料开始收缩，但由于表面已经冷却并收缩，内部的收缩会对表面施加压力，从而在表面产生压应力。


后期整个铁球达到一个相对均匀的低温状态，最终铁球表面会保留一定的压应力，而内部则保留一定的拉伸应力，这些残余应力是由于冷却过程中不同部位的冷却速率差异造成的。