Natuurkunde · Begrippenlijst

Wat is Trekvector en spanningstensor?

Definitie 3.3 Universitaire natuurkunde — jaar 3 · Hoofdstuk 3 — Continuümmechanica en elasticiteit

Snijd de vaste stof in gedachten door langs een klein oppervlak  ⁣dS\dd S met normaal n\vect n: het materiaal aan de kant van +n+\vect n trekt aan de andere kant met een kracht  ⁣dF=σ(n) ⁣dS\dd\vect F = \boldsymbol\sigma(\vect n)\,\dd S — de trekvector. Die kracht hangt lineair van n\vect n af (Cauchy) en wordt dus vastgelegd door de spanningstensor σij\sigma_{ij}:

 ⁣dFi=jσijnj ⁣dS,\dd F_i = \sum_j \sigma_{ij}\,n_j\,\dd S ,

in pascal. σxx\sigma_{xx} is een trek (>0> 0: trekspanning) of een duw (<0< 0: druk) over een vlak met normaal xx; σxy\sigma_{xy} is een kracht langs xx gedragen door een vlak met normaal yy — een schuifspanning. Een vloeistof in rust is het bijzondere geval σij=pδij\sigma_{ij} = -p\,\delta_{ij}: de druk duwt op elk vlak even hard en schuift op geen enkel, en daarom stromen vloeistoffen — zij kunnen geen statische afschuiving dragen.

De drie componenten van de trekvector op één vlak van een materiaalkubusje: één normale (trek of druk), twee tangentiële (afschuiving). De negen componenten over de drie vlakken vormen de spanningstensor.
De drie componenten van de trekvector op één vlak van een materiaalkubusje: één normale (trek of druk), twee tangentiële (afschuiving). De negen componenten over de drie vlakken vormen de spanningstensor.
Lees in het hoofdstuk →