Stan naprężeń w danym punkcie jest całkowicie zdefiniowany przez komponenty naprężenia normalnego i ścinającego w odniesieniu do ortogonalnego układu współrzędnych XYZ. Generalnie wartości komponentów naprężenia zmieniają się w przypadku obrócenia układu współrzędnych.
Przy pewnej orientacji (X’Y’Z’) wszystkie naprężenia ścinające zanikają, a stan naprężeń jest całkowicie zdefiniowany przez 3 komponenty naprężenia normalnego.
Te 3 komponenty naprężenia normalnego są nazywane naprężeniami głównymi, a osie odniesienia (X’Y’Z’) zwane są osiami głównymi.
|
|
| Rysunek 1 |
Rysunek 2 |
Przy orientacji elementu materiału pokazanej na rysunku 1 wszystkie komponenty naprężenia ścinającego zanikają, a naprężenia zostają zredukowane do normalnych czystych, zgodnie z Rysunkiem 2.
Można wykreślić wszystkie 3 komponenty jednocześnie. Naprężenia główne w danym węźle lub środku elementu są reprezentowane przez elipsoidę. 3 promienie elipsoidy reprezentują wielkości 3 naprężeń głównych. Kierunek naprężenia (rozciąganie lub ściskanie) jest reprezentowany przez strzałki. Oznaczenie kolorystyczne zależne jest od skalarnej wartości naprężeń zredukowanych wg Misesa.
Jeżeli trzy naprężenia główne mają tę samą wielkość, elipsoida staje się kulą (Rysunek 3). Jeżeli jedno z naprężeń głównych jest zerowe, elipsoida staje się elipsą planarną (Rysunek 4). W przypadku prostego naprężenia jednoosiowego, elipsoida staje się linią.
|
|
| Rysunek 3. Trzy równe naprężenia główne podczas rozciągania. Elipsoida staje się kulą.
|
Rysunek 4. Jedno z naprężeń głównych jest bardzo małe.
|