平面应力单元体中，表示任一与x平面夹θ角之θ平面上正应力σθ与剪应力τθ，均随θ角之旋转而变，表示如下： 为设计及分析之需要，上二式常需求得其中之最大正值或负值，而正交应力之最大值及最小值，即为主应力。 于θp平面上，剪应力为零，因此只有正应力之作用，此种平面称主应力面，此面上之正应力称为主应力。(3)式之θp可定出主应力面之方向，依该式可求得0°至360°范围之2θp值，此两值相差180°，小值在0°至180°之间，大值在180°至360°之间；因此θp之两值相差90°，一值在0°至90°之间，另一值在90°至180°之间，此两角之一θp1值使正应力为最大，而另一θp2值使正应力为最小。最大主应力σ1及最小主应力σ2之公式分别为：