Triaxialität

Triaxialität beschreibt den Zustand, dass drei Hauptrichtungen oder drei Hauptspannungen existieren, die in ihrer Größe oder Orientierung verschieden sind. Geometrisch bezeichnet sie ein Ellipsoid mit drei ungleichen Halbachsen a, b und c. In der Mechanik bezeichnet der Begriff einen dreidimensionalen Spannungszustand mit drei unabhängig wirkenden Normalspannungen sigma1, sigma2 und sigma3 (in der Praxis sortiert sigma1 ≥ sigma2 ≥ sigma3).

Triaxialität unterscheidet sich von ein- oder zweidimensionalen Belastungen und beeinflusst das Material- und Gesteinsverhalten. Der Triaxialitätsgrad beschreibt das Verhältnis des hydrostatischen Drucks p zu den deviatorischen Spannungen; je höher T, desto stärker wirkt der Druck im Vergleich zu Formänderungen. Hohe Triaxialität begünstigt bestimmte Bruch- und Versagensmodi, während niedrige Triaxialität eher zu Verformung führt. In der Geotechnik werden Triaxialtests durchgeführt, bei denen Proben unter confining pressure und Scherung belastet werden, um Festigkeit, Kompression und Bruchmechanismen zu untersuchen.

Außerhalb der Mechanik wird Triaxialität auch in der Astronomie genutzt, um die Formverteilung von Objekten wie Galaxien, dunklen Materie-Halos oder Asteroiden zu beschreiben, die selten kugelförmig sind. Solche Objekte haben typischerweise drei unterschiedliche Achsenlängen, was das Gravitationspotential, die Orbitaldynamik und die Lichtverteilung beeinflusst.

Zur quantitativen Beschreibung wird der Triaxialitätsgrad oft als Verhältnis von mittlerem Druck p zu einer Größe des deviatorischen Spannungszustands q angegeben, zum Beispiel T = p / q.