O estado das tensões em um ponto é completamente definido pelos componentes de tensão normal e de cisalhamento em referência a um sistema ortogonal de coordenadas XYZ. Em geral, os valores dos componentes de tensão se alteram se o sistema de coordenadas for girado.
Em uma determinada orientação (X’Y’Z’), todas as tensões de cisalhamento desaparecem e o estado das tensões é completamente definido pelos 3 componentes normais de tensão.
Estes 3 componentes normais de tensão são chamados de tensões principais e os eixos de referência correspondentes (X’Y’Z’) são chamados de eixos principais.
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| Figura 1 |
Figura 2 |
Em uma determinada orientação do elemento de material exibido na Figura 1, os componentes da tensão de cisalhamento desaparecem e as tensões são reduzidas às tensões normais puras, conforme mostra a Figura 2.
Você pode plotar todos os 3 componentes de uma só vez. As tensões principais em um nó ou centro de elemento são representadas por uma elipsoide. Os 3 raios da elipsoide representam as magnitudes das 3 tensões principais. A direção do esforço (tensão/compressão) é representada por setas. O código de cor é baseado nos valores de tensão de von Mises, uma quantidade escalar.
Se as três tensões principais possuírem a mesma magnitude, a elipsoide se tornará uma esfera (Figura 3). Se uma das tensões principais for zero, a elipsoide se tornará uma elipse plana (Figura 4). No caso da tensão simples uniaxial, a elipsoide se tornará uma linha.
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| Figura 3. Três tensões principais iguais em tensão. A elipsoide se torna uma esfera. |
Figura 4. Uma das tensões principais é bem pequena. |
O principal vetor de estresse mostra a magnitude e a direção das tensões que atuam sobre um objeto. Eles são representados com setas de duas cabeças.
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Setas apontando para longe uma da outra significam tensão principal de tração. |
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Setas apontando uma para a outra significam tensão principal compressiva. |