Balkendurchbiegung bezeichnet die Verschiebung der Balkenachse infolge mechanischer Belastung, typischerweise Biegemomente und Querkräfte. In der ingenieurwissenschaftlichen Praxis ist die präzise Vorhersage der Durchbiegung entscheidend für Steifigkeitsauslegung, Gebrauchstauglichkeit, Schwingungsverhalten und Lebensdauervorhersage.

Im linearen Elastizitätsbereich wird die Balkendurchbiegung überwiegend mit der Euler-Bernoulli- oder Timoschenko-Balkentheorie beschrieben. Für einen homogenen, geraden Balken mit konstantem Elastizitätsmodul E und Flächenträgheitsmoment I gilt im Euler-Bernoulli-Modell die Differentialgleichung EI w''(x) = M(x), wobei w(x) die Durchbiegung und M(x) das Biegemoment entlang der Balkenlänge ist. Randbedingungen (z. B. Einspannung, Lagerung) bestimmen die konkrete Lösungsform.

Materialwissenschaftlich sind E-Modul, Querkontraktionszahl und gegebenenfalls Schubmodul (G im Timoschenko-Modell) zentrale Eingangsgrößen. Werkstoffanisotropie (Faserverbunde, lamellare Gefüge), nichtlineares Werkstoffverhalten (Plastizität, Kriechen) sowie Temperaturabhängigkeiten modifizieren die Steifigkeit und damit die Durchbiegung signifikant. Bei viskoelastischen oder kriechfähigen Werkstoffen wird die Durchbiegung zeitabhängig und erfordert konstitutive Modelle mit Relaxations- bzw. Kriechfunktionen.

In der Werkstoff- und Bauteilentwicklung wird die Balkendurchbiegung genutzt, um effektive Steifigkeiten experimentell (z. B. Drei- oder Vierpunktbiegeversuch) zu bestimmen und numerische Modelle (FEM) zu validieren. Grenzwerte der zulässigen Durchbiegung sind oft strenger als Festigkeitsgrenzen, da Verformungen Funktion, Präzision oder Schwingungsneigung eines Bauteils begrenzen.