Kantenspannungen
Kantenspannungen bezeichnet man in der Werkstoffkunde und Mechanik als Spannungen, die am Rand oder an Kanten eines Bauteils auftreten. Sie entstehen durch freie Randbedingungen, besondere Geometrien, äußere Lasten sowie durch innere Spannungen aus Herstellungsprozessen, Temperaturgradienten oder Phasenwechseln. Im Inneren eines Bauteils können Spannungen geringer ausfallen, während an Kanten lokale Spannungskonzentrierungen auftreten, die zu Verformungen, Warpen oder Rissen führen können.
- Freie Kanten in elastischen Medien erzeugen Stresskonzentrationen, die sich am Rand stärker ausbilden.
- Unterschiedliche Ausdehnung oder Phaseninhalt zwischen Schichten in Mehrschichtsystemen (z. B. Film/Substrat) führt zu Randspannungen durch Längen-
- Oberflächen- und Randspannungen bei Dünnfilmen und Laminaten können durch Temperatur-, Feuchte- oder chemische Einflüsse verstärkt werden.
- Thermische Lasten, Feuchtigkeitsaufnahme oder plastische Verformungen können Randbereiche besonders beanspruchen.
Kantenspannungen können Randverformungen, Randfalten, Delamination in Laminaten oder das frühere Einleiten von Rissen verursachen. Sie sind
Es kommen experimentelle und numerische Ansätze zum Einsatz: Finite-Elemente-Methoden zur Simulation der Randspannungsverteilung, sowie Messverfahren wie
In Film-Substrat-Systemen kann eine mismatching der Ausdehnungen zu erhöhte Kantenspannungen am Filmrand führen, was zu Randkrümmung
Restspannungen, Oberflächen- und Randspannungen, Randzoneneffekte.
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