Unter Spannungsanalyse versteht man die systematische Bestimmung der Spannungsverteilung in einem Körper infolge äußerer oder innerer Belastungen. Sie bildet die Grundlage für Auslegung, Versagensbewertung und Lebensdauervorhersage von Bauteilen und Strukturen.

Ausgehend von der Kontinuumsmechanik wird der Spannungszustand lokal durch den Cauchy-Spannungstensor beschrieben, der Normal- und Schubspannungen auf beliebigen Schnittebenen erfasst. Die Spannungsanalyse koppelt diesen Tensor mit den Gleichgewichts-, Verträglichkeits- und Stoffgleichungen (z.B. Hooke’sches Gesetz für lineare Elastizität) sowie geeigneten Randbedingungen.

Analytische Verfahren erlauben geschlossene Lösungen nur für idealisierte Geometrien und Lastfälle (z.B. Balken-, Platten-, Schalentheorie). In der ingenieurwissenschaftlichen Praxis dominiert daher die numerische Spannungsanalyse, insbesondere die Finite-Elemente-Methode (FEM), aber auch Randelement-, Finite-Volumen- und Gitterlos-Verfahren. Damit werden mehrdimensionale, nichtlineare Probleme mit komplexen Werkstoffgesetzen (elastoplastisch, viskoelastisch, viskoplastisch, anisotrop, temperatur- oder rattenabhängig) behandelt.

Spezielle Anwendungen umfassen z.B. Spannungskonzentrationen an Kerben und Rissen, betriebsfeste Spannungs-Zeit-Kollektive, Restspannungsanalyse nach Fertigungsprozessen oder Spannungen in Mehrphasen- und Verbundwerkstoffen. Validierung erfolgt experimentell, etwa mittels Dehnmessstreifen, Digital Image Correlation, Röntgen- oder Neutronenbeugung.

Die Qualität der Spannungsanalyse wird maßgeblich durch die korrekte Abbildung von Randbedingungen, Lastkollektiven und Werkstoffmodellen bestimmt, da diese direkt die Sicherheitsbewertung und Optimierung von Bauteilen beeinflussen.