Tilavuusjännityksiä

Tilavuusjännitykset, tunnetaan myös nimellä bulk stress tai volumetric stress, ovat sisäisiä voimia, jotka vaikuttavat kappaleen tilavuuteen ja pyrkivät muuttamaan sen kokoa. Ne syntyvät, kun kappaleeseen kohdistuu ulkopuolisia paineita tai vetovoimia, jotka jakautuvat tasaisesti koko kappaleen poikkipinta-alalle. Toisin kuin pintajännitykset, jotka vaikuttavat kappaleen rajapinnalle, tilavuusjännitykset vaikuttavat kappaleen sisällä oleviin pieniin tilavuusalkioihin.

Tilavuusjännitykset liittyvät läheisesti materiaalin puristuslujuuteen ja kokoonpuristuvuuteen. Kun kappaleeseen kohdistuu painetta, sen tilavuus pienenee. Tämä tilavuuden muutos johtaa sisäisiin jännityksiin, jotka vastustavat ulkoista painetta. Vastaavasti, jos kappaleeseen kohdistuu vetovoima, joka pyrkii kasvattamaan sen tilavuutta, syntyy tilavuusjännityksiä, jotka pyrkivät palauttamaan kappaleen alkuperäiseen kokoonsa.

Tilavuusjännityksiä kuvataan yleensä tilavuusmoduulilla (K), joka on suhde tasaisesta paineesta aiheutuvaan jännitykseen ja sen seurauksena tapahtuvaan tilavuuden suhteelliseen muutokseen. Suuri tilavuusmoduuli tarkoittaa, että materiaali on jäykkää ja vastustaa voimakkaasti tilavuuden muutoksia. Tilavuusjännitysten käsite on tärkeä monilla teknisillä aloilla, kuten rakennustekniikassa, koneensuunnittelussa ja materiaalitieteessä, kun analysoidaan materiaalien käyttäytymistä kuormituksen alaisena.