Strukturelemente, die axialen Zugbelastungen ausgesetzt sind, müssen so dimensioniert sein, dass sie sich unter diesen Belastungen nicht verformen oder versagen. Spannung ist das Kräfteverhältnis über eine Flächeneinheit und ermöglicht den Vergleich von Materialfestigkeiten unabhängig von der Querschnittsfläche. Jedes Material hat eine theoretische Endfestigkeit und Streckgrenze basierend auf den Eigenschaften dieses Materials. Wenn ein Ingenieur eine Strukturkomponente entwirft, kann er daher die Material- und Komponentendimensionen basierend auf den erwarteten Lasten des Systems auswählen. Für eine gegebene Komponente und eine bekannte Zuglast ist die maximale Zugspannung einfach zu berechnen.
Messen Sie bei einem Bauteil mit konstantem axialem Querschnitt den Querschnitt und berechnen Sie die Querschnittsfläche. Beispielsweise hat ein Element mit einem rechteckigen Querschnitt von 1 × 2 Zoll eine Querschnittsfläche von 2 Quadratzoll.Ein Element mit einem kreisförmigen Durchmesser von 2 Zoll hat eine Querschnittsfläche von (1 Zoll × 1 Zoll × Pi) 3,14 Quadratzoll.
Wählen Sie für einen Stab mit variablem Querschnitt den kleinsten Querschnitt aus. Beispielsweise hat ein sich verjüngender Zylinder am engsten Ende der Verjüngung den kleinsten Querschnitt.
Teilen Sie die aufgebrachte Last durch die Querschnittsfläche, um die maximale Zugspannung zu berechnen. Beispielsweise hat ein Element mit einer Querschnittsfläche von 2 Inch² und einer aufgebrachten Last von 1000 Pfund eine maximale Zugspannung von 500 Pfund pro Quadratzoll (psi).