El estado de las tensiones en un punto está completamente definido por los componentes de tensión normal y cortante con referencia a un sistema de coordenadas ortogonal XYZ. En general, los valores de los componentes de tensión cambian si se gira el sistema de coordenadas.
A una orientación determinada (X’Y’Z’), todos las tensiones cortantes desaparecen y el estado de las tensiones se define completamente mediante tres componentes de tensión normal.
Estos 3 componentes de tensión normal se denominan tensiones principales y los ejes de referencia correspondientes (X’Y’Z’) se denominan ejes principales.
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| Figura 1 |
Figura 2 |
Con cierta orientación del elemento de material que se muestra en la Figura 1, los componentes de tensión de cortadura desaparecen y las tensiones se reducen a tensiones normales puras, como se muestra en la Figura 2.
Puede trazar los 3 componentes a la vez. Las tensiones principales en el centro de un nodo o elemento se representan con un elipsoide. Los 3 radios del elipsoide representan las magnitudes de las 3 tensiones principales. La dirección de la tensión (tensión/compresión) está representada por flechas. El código de color se basa en los valores de tensión de von Mises, una cantidad escalar.
Si las tres tensiones principales tienen la misma magnitud, el elipsoide se convierte en una esfera (Figura 3). Si una de las tensiones principales es cero, el elipsoide se convierte en una elipse plana (Figura 4). En el caso de tensión uniaxial simple, el elipsoide se convierte en una línea.
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| Figura 3: Tres tensiones principales iguales en tensión. El elipsoide se convierte en una esfera.
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Figura 4: Una de las tensiones principales es muy pequeña.
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