Spannung

Spannung: durch äußere Kräfte in einem elastischen Körper hervorgerufene Reaktionskräfte (innere Kräfte), bezogen auf die Flächeneinheit des Querschnitts; Maßeinheiten: N/mm (kp/cm, kp/cm). Nach der Art des Kraftangriffs unterscheidet man verschiedene Spannungsarten. So führt eine in Richtung der Systemachse wirkende Normalkraft, d. h. Zug oder Druck, zu einer Normalspannung, die allerdings spezieller auch als Zugspannung bzw. Druckspannung angegeben werden kann. Ausschl. Druckbelastung kann bei knickgefährdeten Elementen zur Knickspannung führen. Biegebeanspruchungen ergeben im Querschnitt die gleichzeitige Wirkung von Druck- und Zugspannung, die zur Biegespannung zusammengefasst werden. In Trägerebene wirkende Belastung bedingt auch Querkräfte, die Ausgangspunkt für die Ermittlung der Schubspannung sind, während eine Belastung infolge Torsion zur Torsionsspannung führt. Bei allen gen. Spannungsarten unterscheidet man die Bruchspannung als max. Spannung die eine Konstruktion aufnehmen kann, bevor sie zu Bruch geht, und die zulässige Spannung, die im Normalfall in einem Konstruktionsglied wirksam werden darf. Letztere wird unter Beachtung des Sicherheitsfaktors festgelegt. Der jedem Material eigene Spannungsverlauf mit den zugehörigen Dehnungen wird in einem Spannungs-Dehnungs-Diagramm wiedergegeben (bei Elastizitätsmodul).
Im Unterschied zu den bisher gen., durch äußere Kräfte in ein Bauteil eingetragenen Spannungen bez. man als Eigenspannung eine innere Spannung in Konstruktionsgliedern mit behinderter Längenänderung; sie kann entstehen durch Temperaturwechsel, durch örtlich eingebrachte Wärme (Brennschneiden, Schweißen, Schmieden, Flammrichten, -strahlen, Brände in Gebäuden oder Anlagen), mit nachfolgendem Abkühlen und Schrumpfen durch ungleichmäßiges Abkühlen nach dem Warmwalzen und durch Kaltprofilieren. Eigenspannungen setzen bei Stahl die Ermüdungsfestigkeit herab und begünstigen die Sprödbruchbildung, lassen sich aber durch Wärmebehandlung abbauen.