Die kritische wirksame Querschnittsfläche bezeichnet die kleinste für die Kraftübertragung maßgebliche Querschnittsfläche eines Bauteils, auf die die höchste auftretende Zugkraft wirkt. Sie ist eine wesentliche Größe bei der Festigkeits- und Sicherheitsbewertung hoch beanspruchter mechanischer Bauteile wie Gewindespindeln, Schrauben, Muttern oder Zugstangen.
An dieser Stelle tritt die höchste Zugspannung auf, da sich die wirkende Kraft auf den kleinsten tragenden Querschnitt konzentriert. Wird die zulässige Werkstoffspannung überschritten, kann dies zu plastischer Verformung, Rissbildung oder zum vollständigen Bruch des Bauteils führen. Die Bewertung dieser Fläche ist daher ein zentraler Bestandteil der Auslegung gegen Versagen.
Die kritisch wirksame Querschnittsfläche entspricht dabei nicht zwangsläufig dem geometrisch kleinsten Durchmesser, sondern der mechanisch wirksamen Fläche, die durch folgende Einflüsse bestimmt wird:
- Kerbwirkungen, zum Beispiel am Gewindegrund
- Bohrungen oder Nuten
- Querschnittsübergänge
- Fertigungstoleranzen
Bei Gewindetrieben ist in der Regel die Zugspannungsfläche im Bereich des Gewindegrundes maßgebend, also die aus dem Kerndurchmesser abgeleitete wirksame Fläche.
Die maximale Reißkraft ist die höchste Zugkraft, die im Betrieb oder im Extremfall auf das Bauteil wirken kann, beispielsweise:
- bei Not-Stopp-Situationen.
- bei Blockieren einer Achse.
- durch Stoß- oder Beschleunigungskräfte.
- durch Fehlbedienung oder Überlast.