Vetojännitykset

Vetojännitykset ovat jännitystilan ilmentymiä kappaleessa, kun siihen kohdistuu vetovoima pituussuunnassa. Tämä ilmiö on keskeinen rakennus-, kone- ja kuljetusalojen suunnittelussa. Vetojännitys voidaan ajatella kappaleen sisäiseksi jännitykseksi, jonka suuruus riippuu kohdistuvan voiman määrästä ja kappaleen poikkipinta-alasta.

Jännitys sigma lasketaan F/A, missä F on vetovoima ja A kappaleen poikkipinta-ala. Yksikkö on pascal (N/m²). Käytännössä suuret arvot ilmoitetaan megapascal-alueella (MPa). Lineaarisessa elastisessa alueessa jännitys ja venymä ovat yhteydessä Hooken lain kautta: sigma = E · epsilon, jossa E on Youngin moduli ja epsilon pituuden suhteellinen venymä.

Vetojännityksen suunnittelussa huomioidaan kuormituksen laatu (staattinen tai toistuva/dynaaminen) sekä varmistetaan etteivät jännitykset ylitä materiaalin myötörajua (yield strength) tai murtolujuutta (ultimate tensile strength). Usein käytetään turvarajoja ja suunnittelukertoimia sekä tarvittaessa vahvistuksia.

Käyttökohteita ovat esimerkiksi rakennusten kaapelit, hissikaapelit, nostureiden kaapelit, köydet sekä ajoneuvojen ja koneiden kiinnitykset. Eri materiaalit – teräs, alumiini, komposiitit ja kuidut – kestävät vetojännityksiä eri tavoin, ja valintaan vaikuttavat kestävyys, tiheys ja kustannukset.

Mittaaminen ja valvonta tapahtuu jännitesensorien tai venymäantureiden avulla sekä säännöllisellä tarkastuksella. Laboratorio-olosuhteissa voidaan suorittaa standardoituja venymätestejä, jotka kartoittavat materiaalin käyttäytymisen vetojännityksen aikana.