Elektrische Spannung, Formelzeichen: U, Einheit: V.
Mechanische Spannung, Formelzeichen: σ, τ, Einheit: N/mm2. Kraft pro Flächeneinheit, die in einer gedachten Schnittfläche durch einen festen Körper, eine Flüssigkeit oder ein Gas wirkt, bzw. bei festen Körpern auch mechanisches Drehmoment pro Widerstandsmoment.
Formelzeichen je nach Spannungsart wie Normalspannung σ, Scherspannung τ oder Torsionsspannung τ.
Wirken auf einen festen Bauteil äußere Kräfte und / oder Momente ein, so reagiert der Bauteil durch den Aufbau innerer mechanischer Spannungen. In der klassischen Mechanik (Statik und Dynamik fester Körper) werden diese Spannungszustände im Bauteil systematisch definiert, wobei in der Regel Bezug auf ein dreidimensionales kartesisches Koordinatensystem x / y / z genommen wird.
Normalspannungen wirken dabei in x- / y- / z-Richtung, also σxx, σyy, σzz jeweils senkrecht auf der zur Koordinatenrichtung normalen Ebene. Schub- oder Scherspannungen wirken in der Ebene bzw. parallel zur Ebene: σ12 = T12 (Schubspannungen in der xy-Ebene), σ13 = T13 (Schubspannungen in der xz-Ebene). Bei Schnittflächen wirken Schubspannungen parallel zur Schnittebene und Normalspannungen senkrecht zur Schnittebene.
Schub- und Normalspannungen können nach dem Prinzip des Kräfteparallelogramms verknüpft werden.
Die Spannungen können auch in Tensor-Schreibweise dargestellt werden, wobei Normal- und Schubspannungen entsprechend kombiniert sind:
Die verschiedenen Belastungsarten wie Zug, Druck, Biegung, Torsion, Scherung verursachen jeweils auch typische Verformungsspannungen, wobei stets Normal- und Schubspannungen nebeneinander auftreten, die über den Mohrschen Spannungskreis verknüpft werden können.
Die Festigkeitslehre kennt prinzipiell den vereinfachten einachsigen, den ebenen oder zweiachsigen und den räumlichen oder dreiachsigen Spannungszustand zur Beschreibung von Belastungsreaktionen in festen Bauteilen gegenüber Kräften und Momenten, die den Bauteil beanspruchen.
Speziell bei Reinigungsprozessen (Reinigung) sind Schubspannungen eine wesentliche physikalische Reinigungshilfe, die die chemische Reinigungswirkung unterstützt.
© 2013 – ECV – Lexikon der Pharmatechnologie