Spanningsprofiel

Spanningsprofiel is een term uit de techniek die de ruimtelijke verdeling van een spanning beschrijft binnen een object, membraan of langs een elektrisch netwerk. Het geeft aan hoe de spanning of stress varieert met positie en, vaak, met belastingstoestand. De term wordt in verschillende contexten gebruikt, vooral in de mechanische en de elektrische engineering.

In de mechanische context verwijst spanningsprofiel meestal naar de verdeling van spanning binnen een structuur onder belasting. Het profiel kan langs de lengte van een element variëren door veranderingen in moment en belasting en over de dwarsdoorsnede verschillen als gevolg van buiging, trek, compressie of torsie. In de dwarsdoorsnede is de spanning vaak afhankelijk van de positie ten opzichte van de neutralen vlak, waarbij de buitenste vezels meestal de hoogste spanning ervaren.

In de elektrische context beschrijft spanningsprofiel de verdeling van elektrische spanning langs een kabel, leidingsysteem of circuitonderdeel. Dit kan te maken hebben met spanningsval door weerstand, reactantie en load, en is relevant voor insulationseisen, veiligheid en verliesberekeningen. Het profiel kan worden bepaald door berekeningen, simulaties en metingen.

Methoden om spanningsprofielen te bepalen omvatten analytische berekeningen, numerieke simulaties (bijv. eindige-elementenmethode) en experimentele metingen. Mechanische spanningsprofielen worden vaak afgeleid uit rekmeters en materiaalconstanten, terwijl elektrische profielen kunnen worden vastgesteld met spanningsmeters en distributed sensing-technieken.

Een typisch voorbeeld is een balk onder buiging, waarbij de spanning langs de dwarsdoorsnede lineair varieert van spanning aan de buitenzijden naar nul bij de neutralen as, terwijl de magnitude langs de lengtenas afhangt van het moment. Een goed begrip van het spanningsprofiel helpt bij ontwerp, veiligheid en materiaalkeuze.