Quando i carichi vengono applicati ad un corpo, il corpo prova ad assorbire i suoi effetti sviluppando forze interne che, in generale, variano da un punto all'altro. L'intensità di queste forze interne viene definita sollecitazione. Le unità di sollecitazione sono forze per area di unità.
Componenti di sollecitazione
Si prenda in considerazione una barra soggetta a compressione. Lo stato della sollecitazione al punto P può essere descritto in termini di un piano arbitrario. La sollecitazione risultante è sempre la stessa, ma i valori dei componenti della sollecitazione dipendono dal piano prescelto.
La sollecitazione è definita dal modulo, dalla direzione e dal piano su cui agisce. Lo stato della sollecitazione in un punto è definito dai componenti seguenti:
|
SX
|
la sollecitazione in direzione X che agisce normale al piano YZ
|
|
SY
|
la sollecitazione in direzione Y che agisce normale al piano XZ
|
|
SZ
|
la sollecitazione in direzione Z che agisce normale al piano XY
|
|
TXY
|
la sollecitazione in direzione Y che agisce sul piano normale alla direzione X (piano YZ)
|
|
TYX
|
la sollecitazione in direzione X che agisce sul piano normale alla direzione Y (piano XZ)
|
|
TXZ
|
la sollecitazione in direzione Z che agisce sul piano normale alla direzione X (piano YZ)
|
|
TZX
|
la sollecitazione in direzione X che agisce sul piano normale alla direzione Z (piano XY)
|
|
TYZ
|
la sollecitazione in direzione Z che agisce sul piano normale alla direzione Y (piano XZ)
|
|
TZY
|
La sollecitazione in direzione Y che agisce sul piano normale alla direzione Z (piano XZ)
|
SX, SY e SZ sono le sollecitazioni normali. TXY, ...., TZY sono definiti sollecitazioni di taglio. Le sollecitazioni di taglio sono correlate dalle seguenti equazioni: TXY = TYX, TXZ = TZX e TYZ = TZY. Per concludere, lo stato della sollecitazione in un punto è definito da 6 componenti.
Sollecitazioni principali
Per ciascun punto, esiste un piano sul quale non esistono sollecitazioni di taglio. Lo stato delle sollecitazioni in riferimento a questo piano è completamente definito da sollecitazioni normali dette sollecitazioni principali.
|
P1
|
sollecitazione normale nella prima direzione principale (maggiore).
|
|
P2
|
sollecitazione normale nella seconda direzione principale (intermedia).
|
|
P3
|
sollecitazione normale nella terza direzione principale (minore).
|
|
|
Sollecitazione equivalente (sollecitazione von Mises)
SimulationXpress consente di visualizzare una tipo particolare di sollecitazione detta sollecitazione equivalente (von Mises). La sollecitazione equivalente in un punto non definisce univocamente lo stato della sollecitazione in quel punto, ma per molti materiali duttili essa offre comunque informazioni sufficienti per valutare la sicurezza di una progettazione.
Diversamente dai componenti di sollecitazione, la sollecitazione equivalente non ha direzione. Viene interamente definita dal modulo con le unità di sollecitazione. Per calcolare i fattori di sicurezza in punti diversi, SimulationXpress applica il criterio di snervamento von Mises secondo il quale un materiale inizia a cedere in un punto quando la sollecitazione equivalente raggiunge la tensione di snervamento del materiale.