Mechanische Spannung

Die an einem Punkt P wirkende Spannung kann durch die an diesem Punkt wirkenden Teilspannungen in drei Schnittebenen, d.h. drei Vektoren aus je drei Komponenten, beschrieben werden. Die senkrechte Komponente (das sogenannte Diagonalelement) eines jeden solchen Vektors stellt dabei die Normalspannung dar. Die tangential zur Fläche wirkende Komponente beschreibt die Schubspannung.

Ist die Kraft F, die auf die Fläche A wirkt, gleichmäßig auf die gesamte Fläche verteilt, so gilt:

• σ = limΔA→0 ΔF/ΔA mit der Einheit N/m²

Dies entspricht der Normalkraftbeanspruchung einer Zug- oder Druckbelastung.

Handelt es sich um eine Momentanbeanspruchung, so ergibt sich die resultierende Biegespannung σb aus dem Verhältnis zwischen Biegemoment Mb und Widerstandsmoment W.

• σb = Mb/W

Als Bestandteil der Festigkeitslehre bildet die mechanische Spannung die Grundlage für die Herleitung wichtiger Formeln, die in Teilbereichen der Medizin von praktischer Relevanz sind. So leitet sich das Hookesche Gesetz aus der Anwendung von Deformationsgesetzen auf elastische Verformungen her. Das Fließgesetz, welches das Verhalten nicht-newtonscher Fluide beschreibt, leitet sich dagegen von Gesetzen der plastischen Deformation ab, während der generelle Zusammenhang zwischen mechanischer Spannung und Deformation der Hämorheologie zur physikalischen Beschreibung der Fließeigenschaften des Bluts dient.