Pojave kod statičkog opterećenja
Deformacija materijala pod uticajem napona veoma je složena pojava, tako da se mora na različite načine pojednostaviti da bi se mogla razumjeti. Jedno od tih pojednostavljenja je pretpostavka da se opterećenja nanose postepeno, kao što se to npr. radi sa uzorcima prilikom opita na zatezanje i pritisak.
Ako se čelična šipka opterećena na zatezanje izloži opterećenju koje postepeno raste i mjeri njena dilatacija ℇ, dobija se dijagram prikazan na slici.
_1= Granica proporcionalnosti _2 =Elastična granica 3 =Donja granica razvlačenja 3’= Gornja granica razvlačenja
U početku je dilatacija veoma mala i proporcionalna naponu, onako kako to zahtijeva Hooke-ov zakon. Počev od jednog odredenog napona prestaje proporcionalnost i dilatacija raste brže. Tačan položaj ove granice proporcionalnosti teško se može odrediti. Što je mjerenje tačnije, utoliko se ona dobija niža. Za većinu materijala ona leži na δ=0, i Hooke-ov zakon pretstavlja tada samo prvo pribiženje elastičnom ponašanju, prvi član razvitka u Taylor-ov red funkcije ℇ=ℇ (δ) u okolini koordinatnog početka. Ako se štap rastereti, primjećuje se da, kada napon nije bio previše velik, nestaje i deformacija u skladu s Hookeovim zakonom. Ali i ovo se mijenja ako se prekorači izvjestan napon koji leži blizu granice proporcionalnosti, tzv. granica elastičnosti; tada se ukupna deformacija sastoji iz elastičnog (povratnog) i neelastičnog (trajnog) dijela. Ni granica elastičnosti ne može se tačno odrediti, ona se nalazi utoliko niže ukoliko je tačnost mjerenja veća.
Međutim, budući da ima veliki tehnički značaj, jer predstavlja granicu mjerodavnosti kod gotovo svih proračuna u otpornosti materijala, a istovremeno i granicu na kojoj nastaju prva trajna oštećenja, za ispitivanje uzoraka se oštro definiše nekom usvojenom konvencijom, pa se, npr., kao granica 0,2% označava ono naprezanje pri kojem trajna dilatacija dostiže 0,2%.
Neposredno po prekoračenju granice elastičnosti deformacija naglo raste i može se primijetiti golim okom; pri skoro konstantnom naponu štap se neprekidno izdužuje. Ovaj napon se naziva granica tečenja.
Kod hidrauličnih mašina za ispitivanje materijala može se uz to zapaziti nakon početka tečenja više ili manje izražen pad napona, kako je označeno na grafikonu isprekidanom krivom; tada se maksimum naziva gornja granica tečenja, a konstantni napon tečenja koji zatim nastupa donja granica tečenja.
Pošto se dostigne određena dilatacija, koja je skoro potpuno neelastična, napon počinje ponovo da raste, materijal očvršćava. U ovoj oblasti opterećenja nastaje primjetno smanjenje poprečnog presjeka štapa usljed (neelastične) bočne kontrakcije, i dalji tok dijagrama napona i deformacija zavisi u prvom redu od toga da li se pri računanju napona od sila zatezanja P koja djeluje na štap dijeli sa prvobitnim presjekom Fo ili trenutnim presjekom F. Za tehničke svrhe interesantan je napon P/F. Ovaj napon prolazi kroz maksimum, koji se naziva jačina materijala i kada se taj maksimum prođe, štap se na jednom mjestu jako sužava i kida. ,,Stvarni napon“ P/F raste do sloma.
Ponašanje drugih metala u mnogome odstupa od ovdje opisanog. Tečenje često nije izraženo, a očvršćavanje počinje neposredno poslije prekoračenja granice elastičnosti.
Kod krtih materijala (kamen, staklo, beton) neelastične deformacije su uopšte male i već kod male dilatacije dolazi do sloma. Ukupna dilatacija koju materijal pretrpi do sloma je mjera istegljivosti (suprotno: krtosti) materijala i ona se za čelik tačno propisuje u tehničkim uslovima. Međutim, kako se neposredno prije sloma dalja deformacija koncentriše na okolinu mjesta suženog poprečnog presjeka, dobija se različita vrijednost dilatacije pri slomu, prema tome da li se za mjernu dužinu usvaja veći ili manji dio štapa, tako da se za dobijanje jednoznačnih i međusobno uporedivih rezultata mora unaprijed usvojiti neka određena konvencija. Dilatacija pri slomu po pravilu se mjeri tako što se na okruglom štapu prečnika d prije opita označi mjerna dužina l = 10 d i iz njenog izduženja ∆l sračuna dilatacija pri slomu ℇSl= ∆1/1.
Ako je potrebno da se ispituju štapovi drugačijeg preseka, mjerna dužina određuje se prema prečniku kružnog cilindričnog štapa koji ima istu površinu poprečnog presjeka.