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Spannung, mechanisch

Die mechanische Spannung σ ist ein Begriff aus der Festigkeitslehre, einem Teilgebiet der technischen Mechanik. Sie ist die Kraft pro Flächeneinheit, die in einer gedachten Schnittfläche durch einen Festkörper, eine Flüssigkeit oder ein Gas wirkt. Allgemein ist die Spannung σ (engl. stress, fr. contrainte) der Betrag der Kraft F (engl. force) pro Flächeninhalt A (engl. area):

Die mechanische Spannung hat dieselbe physikalische Dimension wie der Druck, nämlich Kraft je Fläche. Der Druck stellt als Skalar einen Spezialfall der mechanischen Spannung dar. Von Druck sollte nur in Flüssigkeiten und Gasen gesprochen werden

In festen Körpern besteht die Spannung aus den Normalspannungen (Druck- bzw. Zugspannung), die senkrecht (normal) auf die gedachte Schnittfläche wirken und den Scherspannungen, die als Scherkräfte auf die gedachte Schnittfläche wirken. Mathematisch wird die Spannung durch einen Tensor (Tensor = Spannung) beschrieben, der bei geeigneter Ortintierung der Koordinaten durch seine Hauptkomponenten (Hauptspannungen) dargestellt werden kann.

Da die Spannung von Ort zu Ort variiert, spricht man zusammenfassend auch von einem Spannungsfeld.

Als Maßeinheit für den Druck sind in der Praxis das Pascal bzw. Newton pro Quadratmeter (1 Pa = 1 N/m2) sowie das davon abgeleitete Megapascal bzw. Newton pro Quadratmillimeter (1 MPa = 106 Pa = 1 N/mm2) üblich.

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Weitere Literatur unter Literaturdatenbank und/oder Konferenzdatenbank.