Die Hauptnormalspannungshypothese wurde von Physiker Rankine entwickelt und ist besonders geeignet für die Untersuchung von Materialien, die gefährdet sind durch einen Sprödbruch zu versagen. Diese Hypothese geht davon aus, dass das Material dann versagt, wenn die betragsmäßig größte Hauptnormalspannung den Materialgrenzwert übersteigt.
Bei geordneten Hauptnormalspannungen in Form von (siehe untere Grafik)
$\sigma_1 \ge \sigma_2 \ge \sigma_3$
wird der Bruch durch die betragsmäßig größte Hauptnormalspannung verursacht. Die Vergleichsspannung ist dann (3D):
Methode
$\sigma_v = \sigma_1$ für $\sigma_1 >0 $ & $ \sigma_1 > |\sigma_3|$
$\sigma_v = |\sigma_3| $ für $\sigma_3 < 0$
Liegt ein ebener Spannungszustand vor so lässt sich die Vergleichsspannung wie folgt errechnen (2D):
Methode
$\sigma_v = \sigma_1 = \frac{(\sigma_x + \sigma_y) + \sqrt{(\sigma_x - \sigma_y)^2 + 4 \tau_{xy}^2} }{2}$
Für einen Stab bzw. Balken berechnet sich die Vergleichsspannung nach der Hauptnormalspannungshypothese zu (1D):
Methode
$\sigma_v = \frac{\sigma + \sqrt{\sigma^2 + 4 \tau}}{2}$
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