Když se na konkrétní tělo použije zatížení, tělo se snaží toto zatížení absorbovat tím, že vyvine vnitřní síly, které mohou být bod od bodu různé. Intenzita těchto vnitřních sil se nazývá napětí. Jednotkou napětí je síla na jednotku plochy.
Složky napětí
Představte si tyč, která je pod tlakem. Stav různých napětí v bodě P můžeme vyjádřit přepočtem na libovolnou rovinu. Ačkoli je výsledné napětí vždy stejné, hodnoty složek napětí závisí na vybrané rovině.
Napětí je vyjádřeno velikostí, směrem a rovinou, na kterou působí. Stav různých napětí v bodě je plně vyjádřen následujícími složkami:
|
SX
|
Napětí ve směru X působící kolmo na rovinu YZ
|
|
SY
|
Napětí ve směru Y působící kolmo na rovinu XZ
|
|
SZ
|
Napětí ve směru Z působící kolmo na rovinu XY
|
|
TXY
|
Napětí ve směru Y působící na rovinu kolmou na směr X (rovina YZ)
|
|
TYX
|
Napětí ve směru X působící na rovinu kolmou na směr Y (rovina XZ)
|
|
TXZ
|
Napětí ve směru Z působící na rovinu kolmou na směr X (rovina YZ)
|
|
TZX
|
Napětí ve směru X působící na rovinu kolmou na směr Z (rovina XY)
|
|
TYZ
|
Napětí ve směru Z působící na rovinu kolmou na směr Y (rovina XZ)
|
|
TZY
|
Napětí ve směru Y působící na rovinu kolmou na směr Z (rovina XY)
|
SX, SY a SZ se nazývají normálová napětí. TXY, ...., TZY jsou smyková napětí. Smyková napětí jsou vyjádřena v následujících rovnicích: TXY = TYX, TXZ = TZX a TYZ = TZY. Napětí v určitém bodě je tudíž plně určeno šesti složkami.
Napětí osy
U každého bodu existuje rovina, na které se nenacházejí smyková napětí. Stav napětí vzhledem k této rovině je plně určen normálovými napětími, nazývanými též hlavní napětí.
|
P1
|
Normálové napětí ve směru první osy (největší).
|
|
P2
|
Normálové napětí ve směru druhé osy (střední).
|
|
P3
|
Normálové napětí ve směru třetí osy (nejmenší).
|
|
|
Ekvivalentní napětí (nazývané také napětí von Mises)
V SimulationXpress vidíte velikost napětí, které se nazývá ekvivalentní (nebo von Mises). Ačkoli ekvivalentní napětí v konkrétním bodě nedefinuje jednoznačně stav napětí v daném bodě, máme přesto k dispozici dostatek informací potřebných k vyhodnocení spolehlivosti návrhu mnoha tažných materiálů.
Na rozdíl od složek napětí nemá ekvivalentní napětí žádný směr. Je plně definováno velikostí a jednotkami napětí. Pro výpočet faktorů bezpečnosti v různých bodech používá SimulationXpress kritérium tažnosti von Mises, dle něhož se začne tažný materiál deformovat tehdy, když ekvivalentní napětí dosáhne meze průtažnosti pro daný materiál.