FÆNOMENER VED STATISK BELASTNING
Deformation af materialet under påvirkning af spænding er et meget kompliceret fænomen, og det må derfor forenkles på forskellige måder for at kunne forstås. En af disse forenklinger er antagelsen om, at belastningerne påføres gradvist, som man f.eks. gør med prøver ved træk- og trykprøvning.
Når en stålkæp, der er belastet i træk, udsættes for en belastning, der gradvist øges, og dens dilatation ℇ måles, fås det diagram, der er vist på figuren.
_1= Proportionalitetsgrænse _2 =Elasticitetsgrænse 3 = Nedre flydegrænse 3’= Øvre flydegrænse
I begyndelsen er dilatationen meget lille og proportional med spændingen, som Hookes lov kræver. Fra en bestemt spænding ophører proportionaliteten, og dilatationen vokser hurtigere. Den nøjagtige placering af denne proportionalitetsgrænse er vanskelig at bestemme. Jo mere præcis målingen er, desto lavere bliver den. For de fleste materialer ligger den ved δ=0, og Hookes lov repræsenterer da kun den første tilnærmelse til den elastiske opførsel, det første led i udviklingen i Taylors række af funktionen ℇ=ℇ (δ) omkring koordinatbeginelsen. Hvis stangen aflasteres, konstateres det, at deformationen også forsvinder i overensstemmelse med Hookes lov, når spændingen ikke har været alt for stor. Men også dette ændres, hvis der overskrides en bestemt spænding, som ligger nær proportionalitetsgrænsen, den såkaldte elasticitetsgrænse; da består den samlede deformation af en elastisk (tilbagevendende) og en uelastisk (permanent) del. Heller ikke elasticitetsgrænsen kan fastlægges nøjagtigt; den ligger desto lavere, jo større målenøjagtigheden er.
Men da den har stor teknisk betydning, fordi den udgør grænsen for gyldighed i næsten alle beregninger inden for materialemodstand, og samtidig også grænsen, hvor de første permanente skader opstår, defineres den ved prøvning af prøver skarpt ved en vedtaget konvention, så man f.eks. som grænse 0,2% betegner den spænding, ved hvilken den permanente deformation når 0,2%.
Umiddelbart efter overskridelsen af elasticitetsgrænsen vokser deformationen pludseligt og kan ses med det blotte øje; ved næsten konstant spænding forlænges stangen uafbrudt. Denne spænding kaldes flydegrænsen.
Ved hydrauliske materialetestmaskiner kan man derudover efter begyndelsen af flydningen iagttage et mere eller mindre markant spændingsfald, som vist på diagrammet med den stiplede kurve; maksimum kaldes da den øvre flydegrænse, og den konstante flydespænding, der derefter indtræder, den nedre flydegrænse.
Når en bestemt deformation er opnået, som er næsten helt ikkeelastisk, begynder spændingen igen at stige, materialet hærder. I dette belastningsområde opstår der en mærkbar formindskelse af stangens tværsnit som følge af den (ikkeelastiske) sidekontraktion, og det videre forløb af spændings-deformationsdiagrammet afhænger først og fremmest af, om trækkraften P, der virker på stangen, ved beregningen af spændingen divideres med det oprindelige tværsnit Fo eller det aktuelle tværsnit F. For tekniske formål er spændingen P/F interessant. Denne spænding passerer et maksimum, som kaldes materialets styrke, og når dette maksimum er overskredet, indsnævres stangen kraftigt ét sted og brister. »Den virkelige spænding« P/F stiger indtil bruddet.
Andre metalers opførsel afviger i høj grad fra det beskrevne. Flydning er ofte ikke udtalt, og hærdning begynder umiddelbart efter overskridelse af elasticitetsgrænsen.
Ved sprøde materialer (sten, glas, beton) er de ikke-elastiske deformationer som regel små, og allerede ved en lille deformation indtræder brud. Den samlede deformation, som materialet udsættes for indtil brud, er et mål for materialets duktilitet (modsætning: sprødhed), og den er for stål nøje fastlagt i de tekniske specifikationer. Men da den yderligere deformation umiddelbart før brud koncentreres omkring området ved det indsnævrede tværsnit, fås forskellige værdier for bruddeformationen, alt efter om man anvender en større eller mindre del af stangen som målelængde, så der for at opnå entydige og indbyrdes sammenlignelige resultater må fastlægges en bestemt konvention på forhånd. Bruddeformationen måles som regel ved, at man på en rund stang med diameter d før prøven afmærker målelængden l = 10 d, og beregner bruddeformationen ℇSl ud fra dens forlængelse ∆l som ℇSl= ∆1/1.
Hvis det er nødvendigt at undersøge stænger med et andet tværsnit, bestemmes målelængden ud fra diameteren af en cirkulær cylindrisk stav, der har samme tværsnitsareal.