Naprężenie – podstawowe pojęcia

Gdy na ciało działa zewnętrzna siła, wewnątrz materiału powstaje reakcja. Siła ta, odniesiona do jednostki powierzchni, nazywana jest naprężeniem wewnętrznym. Wielkość naprężenia jest proporcjonalna do przyłożonej siły zewnętrznej, a przy zmniejszeniu powierzchni działania siły naprężenie rośnie.

Ponieważ jednostka naprężenia jest ilorazem siły i powierzchni, sama wartość liczbową trudno odróżnić od ciśnienia. Naprężenie ma jednak również kierunek działania, co stanowi jego kluczową cechę.

Rodzaje naprężeń

W zależności od kierunku działania siły wyróżnia się następujące rodzaje naprężeń:

• naprężenie normalne – działa prostopadle do powierzchni,
• naprężenia styczne (ścinające) – działają równolegle do powierzchni, w dwóch wzajemnie prostopadłych kierunkach,
• naprężenia normalne dzieli się dodatkowo na:
  • ściskające,
  • rozciągające.

Ciśnienie można traktować jako szczególny przypadek naprężenia normalnego. Przykładami jego źródeł są kontakt dwóch ciał lub działanie cieczy. Naprężenie styczne pojawia się m.in. przy wzajemnym przesuwaniu się powierzchni.

Znaczenie naprężenia w ocenie konstrukcji

Pojęcie naprężenia jest kluczowe przy ocenie bezpieczeństwa strukturalnego konstrukcji – pozwala określić, czy obiekt będzie w stanie przenosić zadane obciążenia bez utraty funkcji lub zniszczenia. Naprężenie związane jest bezpośrednio ze sztywnością materiału: przy tej samej wartości naprężenia odkształcenia są mniejsze dla materiałów o większej sztywności.

Zapraszamy do zapoznania się ze stroną: Analizy MES.