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Mechanik deformierbarer Festkörper, Teil 1

Mechanische Spannungen

Der Begriff Oberflächenkraft legt es nahe, diese Kräfte auf den Flächeninhalt zu beziehen. Tatsächlich werden zur Definition der schon erwähnten Moduln mechanische Spannungen, d.h. Oberflächenkräfte dividiert durch den Flächeninhalt, verwendet. Je nachdem, in welcher Richtung die Kraft wirkt, wird zwischen Normalspannung und Tangentialspannung unterschieden.

Normalspannung
Die Kraft ist senkrecht zur Fläche gerichtet (Normalkraft).
Abb.1
Druckkraft
Abb.2
Zugkraft
Die Normalspannung ist definiert als der folgende Quotient:
σ = F n A σ = Normalspannung F n = Normalkraft A = Flächeninhalt
Die Normalspannung wird Zugspannung genannt, wenn die Normalkraft eine Zugkraft ist. Sie heißt Druckspannung, wenn die Normalkraft eine Druckkraft ist. Wirkt die Druckspannung allseitig, wie z.B. bei Gasen, wird sie Druck genannt und mit p abgekürzt.
Tangentialspannung
Die Kraft ist parallel zur Fläche gerichtet (Tangentialkraft, Scherkraft).
Abb.3
Scherkraft und Scherbewegung
Die Tangentialspannung (Schubspannung) ist folgendermaßen definiert:
τ = F t A τ = Tangentialspannung F t = Tangentialkraft A = Flächeninhalt

Normal- und Tangentialspannung haben die Einheit eines Druckes.

1  Pa = 1  N m-2 = 10 -5   bar
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