Spannungszustand
Der Spannungszustand ist die Gesamtheit aller denkbaren Spannungsvektoren in einem materiellen Punkt in einem belasteten Körper. Der Spannungszustand definiert den Spannungsvektor, der auf einer Fläche wirkt, in eindeutiger Weise.
Auf einen Körper können räumlich verteilte Volumenkräfte und an der Oberfläche verteilte Flächenlasten wirken. Im Innern eines solchermaßen belasteten Körpers werden mechanische Spannungen mit der Dimension Kraft pro Fläche hervorgerufen, die den Spannungszustand charakterisieren. Der Zugang zu ihm erfolgt über Spannungsvektoren, die sich aus einer gedanktlichen Zerteilung des Körpers nach dem Schnittprinzip ergeben. Der weggeschnittene Teil des Körpers nimmt vor dem Schnitt Kräfte auf, die nach dem Schnitt durch Spannungsvektoren nachgebildet werden, siehe auch Schnittreaktion. Jeder gedachten Schnittfläche an einer betrachteten Stelle im Körper ist ein anderer Spannungsvektor zugeordnet.
Zur Visualisierung kann man sich um ein Partikel abseits von Störstellen eine (infinitesimal) kleine Kugel vorstellen, in der überall in etwa derselbe Spannungszustand wie im Partikel herrscht, siehe Bild. Jedes gelbliche Flächenelement der Kugel hat eine andere Normale, und der ihr vom Spannungszustand zugeordnete Spannungsvektor kann als Pfeil dargestellt werden. Die Spannungsvektoren setzen sich vektoriell aus Normalspannungen (radial im Bild, blau Zug, rot Druck) und Schubspannungen (tangential im Bild) zusammen. Der Mohr’sche Spannungskreis und Lamés Spannungsellipsoid sind andere Möglichkeiten den Spannungszustand graphisch darzustellen. Der Spannungstensor fasst den Spannungszustand zu einem mathematischen Objekt zusammen und bildet die Flächennormalen linear auf die Spannungsvektoren auf der Fläche ab, siehe #Definition.
Der Körper kann starr, fest, flüssig oder gasförmig sein. Der Spannungszustand ist im Allgemeinen eine Funktion der Zeit und dem Ort im Körper und bildet sich aus abhängig von dessen Form, Materialeigenschaften, Belastungen und geometrischen Bindungen.