gespanningspatronen

Gespanningspatronen zijn de ruimtelijke verdelingen van interne krachten die in een vast materiaal of constructie ontstaan onder belasting. Ze beschrijven hoe spanninglijnen en hoofdspanningen zich door de structuur verdelen en waar deviatorische spanningen hoog zijn. De patronen worden bepaald door materiaaleigenschappen (elasticiteitsmodulus, isotropie/anisotropie), geometrie, randvoorwaarden en de aard van de belasting (trek, druk, buiging, torsie). Typische patronen omvatten spanningsconcentraties bij scherpe randen of gaten, buigspanningen langs de onder- en bovenkant, en lijnen waar de hoofdspanningen gelijk zijn.

Methoden om gespanningspatronen te bepalen zijn zowel analytisch voor eenvoudige geometrieën als numeriek via de eindige-elementenmethode (FEM). Experimenteel worden gespanningspatronen vaak in kaart gebracht met foto-elasticiteit, digitale beeldcorrelatie (DIC) of met diffractietechnieken zoals röntgen- en neutronendiffractie.

Toepassingen van gespanningspatronen liggen in engineering en materiaalkunde. Ze helpen zwakke plekken te identificeren en ontwerpen te optimaliseren om scheurvorming en misvorming te voorkomen. In de geowetenschappen kunnen gespanningspatronen aanwijzingen geven over spanningsvelden in gesteente langs breuklijnen en onder belasting door geologische processen.

Zie ook: spanningsanalyse, residuele spanning, spanningsconcentratie, principalspanningen, foto-elasticiteit, FEM.