inspanningsonderdelen

Inspanningsonderdelen verwijzen naar de onderdelen waaruit de spanningstoestand in een materiaal bestaat. Spanning is de kracht per eenheid oppervlakte die intern op een vlak werkt. De spanningstoestand kan worden beschreven door een spanningstensor, waarvan de componenten afhankelijk zijn van de gekozen coördinaten en van het vlak waarop ze worden weergegeven. Meestal wordt gesproken over normale spanningen en schuifspanningen als basisonderdelen.

In een driedimensionale spanningsanalyse bestaan er zes onafhankelijke componenten: drie normaalspanningen, sigma_xx, sigma_yy en sigma_zz, en drie schuifspanningen, tau_xy (= tau_yx), tau_xz (= tau_zx) en tau_yz (= tau_zy). In twee dimensionale analyses kan men spreken van plane-stress of plane-strain, met de relevante componenten op een vlak.

De waarden van de inspanningsonderdelen hangen af van de oriëntatie van het onderzochte vlak. Bij een rotatie van de coördinaten veranderen normale en schuifspanningen onderling. Principalspanningen zijn de normaalspanningen op een richting waarin de schuifspanningen nul zijn; die worden vaak bepaald via tensortransformatie of met hulpmiddelen zoals de Mohr-diagram. De spanningstensor heeft invarianten die onafhankelijk zijn van oriëntatie, zoals de hydrostatische spanning en de deviatorische spanning, die nuttig zijn bij het beschrijven van volumetrische versus vormveranderingen.

Toepassingen: inspanningsonderdelen worden gebruikt in de analyse van scheurvorming, plastische vervorming en ontwerpveiligheid. Ontwerpeisen en materiaalcriteria, zoals von Mises of Tresca, maken gebruik van combinatie- of afgeleide maatstaven van de componenten om te bepalen waar een onderdeel mogelijk zal falen. Metingen van spanningscomponenten kunnen plaatsvinden met rekmeters, optische methoden of digitale beeldcorrelatie.