當(dang)管道熱脹時，受各種支(zhi)架及其所(suo)連接(jie)設備(bei)的(de)約束，即熱脹受阻而(er)產生熱應力。此外(wai)(wai)，由于(yu)管道局部的(de)溫度分布不均，軸向及管內外(wai)(wai)存在溫度梯度，也(ye)產生熱應力。
圖9-14（a）所示(shi)為一(yi)(yi)端固(gu)定一(yi)(yi)端自由的管(guan)道，熱(re)(re)脹(zhang)時不受(shou)阻，所以(yi)沒有熱(re)(re)應(ying)力。圖9-14（b）為兩端固(gu)定的管(guan)道，熱(re)(re)脹(zhang)受(shou)阻而產(chan)生(sheng)熱(re)(re)應(ying)力SE和對(dui)固(gu)定點的作用力Fx。
已知DN100、長1m、兩端固定的碳素鋼管，管子壁厚為5mm，如圖9-14（b）所示。環境溫度為20℃，當管內流動120℃流體時，求這段管子的熱應力和對固定點的作用力（已查到碳素鋼從20℃環境溫度上升到120℃的線膨脹量；在120℃的彈性模量E=1.94×105MPa)
①. DN100 管子的外徑為114mm，壁厚為5mm，截面積 A=1712m㎡
②. 熱(re)應力(li) SE=0.116×1.94×105/100=225MPa。
③. 對固定點的(de)作用(yong)力 Fx=1712×225=385200N
從(cong)上(shang)述例題(ti)可知，兩端(duan)固(gu)定沒(mei)有(you)任(ren)何(he)補(bu)償(chang)措施(shi)的(de)管道雖然(ran)溫度的(de)變化(hua)只有(you)100℃，但熱應力和對固(gu)定點(dian)的(de)作用力都(dou)是很(hen)大的(de)，如不采取(qu)補(bu)償(chang)措施(shi)，則可能造成管道或支架損壞。
