buigspanningen

Buigspanningen zijn de normaalspanningen die in een balk of plaat ontstaan wanneer deze onder invloed van een buigend moment buigt. Door het buigen ontstaat compressie aan de ene kant van de dwarsdoorsnede en rek aan de andere kant. De spanning is niet gelijk over de hoogte van de sectie; ze varieert van nul op de neutrale as tot een maximum op de buitenste vezels.

De klassieke beschrijving wordt gegeven door de buigwet van Euler-Bernoulli. De longitudinale spanning in een fiber op een afstand y van de neutrale as is sigma = M·y/I, waarbij M het buigend moment along de lengte is, I het tweede moment van oppervlakte van de dwarsdoorsnede, en I een maat voor de stijfheid van de sectie. De neutrale as is de lijn in de dwarsdoorsnede waar de longitudinale spanning nul is. Het maximale spanningsniveau treft zich op y = ±c, met c de afstand van de neutrale as tot de buitenrand; sigma_max = M·c/I.

Interpretatie en ontwerp: bij een gegeven dwarsdoorsnede bepaalt de vorm en doorsnede het I-waarde en daarmee de buigspanning voor een bepaald buigend moment. Om buigspanningen te beperken kun je de dwarsdoorsnede vergroten, de vorm optimaliseren zodat I toeneemt, of materialen met hogere trek- of compressietrekken gebruiken. Buigspanningen kunnen ook samen voorkomen met axiale spanningen, in welk geval de totaalspanning wordt berekend via superpositie: sigma_tot = sigma_bending + sigma_axial. Bij wisselende belastingen en trillingen spelen ook ontwerpfactoren voor vermoeidheid een rol.