middenspanningslijnen

Middenspanningslijnen zijn een concept uit de mechanica van continue media en verwijzen naar lijnen of lijnenvelden waarop de gemiddelde spanning in een gebied van een materiaal constant is. Ze vormen een manier om de hydrostatische component van de spanningen visueel te maken, naast de volledige spanningsgegevens die ook vector- of tensorvelden bevatten.

De gemiddelde spanning, ook wel hydrostatische spanning genoemd, wordt gedefinieerd als p = (σx + σy + σz)/3 in drie dimensionale vorm, waarbij σx, σy en σz de normale spanningen in de hoofdassen zijn. In een twee-dimensionale analyse met plane stress geldt p = (σx + σy)/3, aangezien σz vaak verwaarloosbaar is. Middenspanningslijnen zijn dan de plekken waar dit p-veld gelijk is aan een constante waarde; in 3D zijn dit isosurfaces, in 2D-beelden verschijnen ze als lijnen in doorsneden van het model.

Toepassing en interpretatie: middenspanningslijnen worden afgeleid uit resulten van spanningsberekeningen, bijvoorbeeld uit een eindig-elementenmodel. Ze helpen bij het beoordelen waar de hydrostatische druk hoog of laag is, wat relevant kan zijn voor corrosie, partiële vervorming of scheurvorming onder bepaalde omstandigheden. Ze geven echter geen informatie over de deviatorische component van de spanning, die doorgaans de drijvende factor is achter vervorming en yielding. Daarom vormen middenspanningslijnen een nuttige maar beperkte visualisatie, die samen met andere spanningskenmerken moet worden geïnterpreteerd.

Zie ook: spanningstensor, hydrostatische onderdruk, principale spanningen, eindig-elementenanalyse.