NÄHTUSED STAATILISE KOORMUSE KORRAL
Materjali deformatsioon pinge mõjul on väga keerukas nähtus, mistõttu tuleb selle mõistmiseks seda eri suundades lihtsustada. Üks neist lihtsustustest on oletus, et koormusi rakendatakse järk-järgult, nagu näiteks tehakse proovikehadega tõmbe- ja survekatsetel.
Kui tõmbele koormatud terasvarras allutatakse järk-järgult kasvavale koormusele ja mõõdetakse selle dilatatsiooni ℇ, saadakse joonisel kujutatud diagramm.
_1= Proportsionaalsuspiir _2 =Elastsuspiir 3 =Voolavuse alumine piir 3’= Ülemine voolavuspiir
Alguses on dilatatsioon väga väike ja pingega võrdeline, nagu Hooke’i seadus seda nõuab. Alates mingist kindlast pingest lakkab proportsionaalsus ja dilatatsioon kasvab kiiremini. Selle proportsionaalsuspiiri täpset asukohta on raske määrata. Mida täpsem on mõõtmine, seda madalamaks see osutub. Enamiku materjalide puhul asub see δ=0, ning Hooke’i seadus kujutab siis vaid esimest lähendit elastses käitumises, funktsiooni ℇ=ℇ (δ) Taylori rea arenduse esimest liiget koordinaatide alguse läheduses. Kui varrast koormusest vabastada, on näha, et kui pinge ei olnud liiga suur, kaob deformatsioon samuti Hooke’i seaduse kohaselt. Kuid ka see muutub, kui ületatakse teatav pinge, mis asub proportsionaalsuspiiri lähedal, nn elastsuspiir; siis koosneb kogudeformatsioon elastsest (taastuvast) ja mitteelastsest (püsivast) osast. Ka elastsuspiiri ei saa täpselt määrata; see asub seda madalamal, mida suurem on mõõtmise täpsus.
Kuna sellel on aga suur tehniline tähtsus, sest see tähistab piiri peaaegu kõigis materjalitakistuse arvutustes ning samal ajal piiri, kus tekivad esimesed püsivad kahjustused, siis määratletakse see proovide katsetamisel rangelt mõne kasutusele võetud kokkuleppega; nii märgitakse näiteks voolavuspiirina 0,2% see pinge, mille juures püsiv pikenemine saavutab 0,2%.
Vahetult pärast elastsuspiiri ületamist deformatsioon suureneb järsult ja on palja silmaga märgatav; peaaegu konstantsel pingel pikeneb varras pidevalt. Seda pinget nimetatakse voolavuspiiriks.
Hüdraulilistel materjalikatseseadmetel võib lisaks märgata pärast voolamise algust enam-vähem väljendunud pingelangust, nagu on näidatud graafikul katkendjoonega; siis nimetatakse maksimumi ülemiseks voolavuspiiriks ja sellele järgnevat konstantset voolavuspinget alumiseks voolavuspiiriks.
Pärast teatud, peaaegu täielikult mitteelastse pikenemise saavutamist hakkab pinge uuesti kasvama, materjal kõveneb. Selles koormuspiirkonnas tekib varda ristlõike märgatav vähenemine (mitteelastse) külgkokkutõmbe tõttu ning pinge- ja deformatsioonidiagrammi edasine kulg sõltub eelkõige sellest, kas tõmbejõu P korral, mis vardale mõjub, jagatakse pinge arvutamisel jõud algse ristlõikega Fo või hetkristlõikega F. Tehnilistel eesmärkidel on huvipakkuv pinge P/F. See pinge läbib maksimumi, mida nimetatakse materjali tugevuseks, ja pärast selle maksimumi ületamist kitseneb varras ühes kohas tugevalt ja puruneb. „Tegelik pinge“ P/F kasvab kuni purunemiseni.
Teiste metallide käitumine erineb siin kirjeldatust paljuski. Voolamine ei avaldu sageli selgelt ning kõvenemine algab vahetult pärast elastsuspiiri ületamist.
Rabedate materjalide (kivi, klaas, betoon) puhul on mitteelastsed deformatsioonid üldiselt väikesed ja juba väikese pikenemise korral toimub purunemine. Materjali kogupikenemine purunemiseni on materjali venivuse (vastand: rabeduse) mõõduks ning terase puhul on see tehnilistes tingimustes täpselt ette nähtud. Kuid kuna vahetult enne purunemist edasine deformatsioon koondub kitsenenud ristlõike piirkonda, saadakse purunemisel erinev pikenemisväärtus sõltuvalt sellest, kas mõõtepikkuseks võetakse vardast suurem või väiksem osa, mistõttu tuleb üheselt mõistetavate ja omavahel võrreldavate tulemuste saamiseks eelnevalt võtta kasutusele mingi kindel konventsioon. Purunemispikenemist mõõdetakse tavaliselt nii, et ümarsambal läbimõõduga d märgitakse enne katset mõõtepikkus l = 10 d ning selle pikenemisest ∆l arvutatakse purunemispikenemine ℇSl= ∆1/1.
Kui on vaja katsetada varsi teistsuguse ristlõikega, määratakse mõõtepikkus sama ristlõikepindalaga ringikujulise silindervarda läbimõõdu järgi.