ILMIÖT STAATTISEN KUORMITUKSEN AIKANA
Materiaalin muodonmuutos jännityksen vaikutuksesta on hyvin monimutkainen ilmiö, joten sitä on yksinkertaistettava eri tavoin, jotta se voitaisiin ymmärtää. Yksi näistä yksinkertaistuksista on oletus, että kuormitukset kohdistetaan vähitellen, kuten esimerkiksi vedon ja puristuksen kokeissa koesauvoille tehdään.
Jos vetojännitykselle kuormitettu terässauva altistetaan vähitellen kasvavalle kuormitukselle ja sen dilataatio ℇ mitataan, saadaan kuvassa esitetty diagrammi.
_1= Proportionaalisuusraja _2 =Myötöraja 3 =Myötörajan alaraja 3’= Ylempi myötöraja
Aluksi venymä on hyvin pieni ja verrannollinen jännitykseen, kuten Hooken laki edellyttää. Tietystä jännityksestä alkaen verrannollisuus lakkaa ja venymä kasvaa nopeammin. Tämän verrannollisuusrajan tarkkaa sijaintia on vaikea määrittää. Mitä tarkempi mittaus on, sitä alemmaksi se saadaan. Useimmille materiaaleille se on kohdassa δ=0, ja Hooken laki on silloin vain ensimmäinen likiarvo elastiselle käyttäytymiselle, Taylorin sarjaan ℇ=ℇ (δ) koordinaatiston alkupisteen läheisyydessä kehitellyn funktion ensimmäinen termi. Kun tanko puretaan kuormituksesta, havaitaan, että jos jännitys ei ole ollut liian suuri, myös muodonmuutos häviää Hooken lain mukaisesti. Mutta tämäkin muuttuu, jos ylitetään tietty jännitys, joka on lähellä proportionalisuusrajaa, ns. elastisuusraja; silloin kokonaisdeformaatio koostuu elastisesta (palautuvasta) ja epäelastisesta (pysyvästä) osasta. Myöskään elastisuusrajaa ei voida määrittää tarkasti; se sijaitsee sitä alempana mitä suurempi mittaustarkkuus on.
Kuitenkin, koska sillä on suuri tekninen merkitys, sillä se muodostaa rajan lähes kaikkien lujuuslaskelmien kannalta ja samalla rajan, jossa ensimmäiset pysyvät vauriot syntyvät, se määritellään näytteiden tutkimista varten tarkasti jonkin hyväksytyn konvention avulla, joten esimerkiksi rajana 0,2% merkitään se jännitys, jolla pysyvä venymä saavuttaa 0,2%.
Välittömästi elastisuusrajan ylityksen jälkeen muodonmuutos kasvaa äkillisesti ja on havaittavissa paljaalla silmällä; lähes vakion jännityksen alaisena sauva pitenee jatkuvasti. Tätä jännitettä kutsutaan myötörajaksi.
Materiaalien koestukseen tarkoitetuissa hydraulikoneissa voidaan lisäksi havaita myötämisen alkamisen jälkeen enemmän tai vähemmän selvä jännityksen lasku, kuten katkoviivalla merkitty kuviossa; silloin maksimiä kutsutaan myötörajan ylärajaksi, ja sitä seuraavaa vakiota myötöjännitystä alarajaksi.
Kun tietty venymä, joka on lähes täysin epäelastinen, on saavutettu, jännitys alkaa jälleen kasvaa, materiaali lujittuu. Tällä kuormitusalueella sauvan poikkipinta-ala pienenee huomattavasti (epäelastisen) poikittaissupistumisen seurauksena, ja jännitys–venymä-diagrammin myöhempi kulku riippuu ennen kaikkea siitä, jaetaanko jännitystä laskettaessa sauvaan vaikuttava vetovoima P alkuperäisellä poikkipinta-alalla Fo vai hetkellisellä poikkipinta-alalla F. Teknisiä tarkoituksia varten kiinnostava on jännitys P/F. Tämä jännitys käy läpi maksimin, jota kutsutaan materiaalin lujuudeksi, ja kun tämä maksimi ylittyy, sauva kapenee voimakkaasti yhdessä kohdassa ja katkeaa. ,,Todellinen jännitys“ P/F kasvaa murtumiseen asti.
Muiden metallien käyttäytyminen poikkeaa monin tavoin tässä kuvatusta. Myötö ei usein ole selvästi havaittavissa, ja lujittuminen alkaa heti kimmoisuusrajan ylittämisen jälkeen.
Haurailla materiaaleilla (kivi, lasi, betoni) epäelastiset muodonmuutokset ovat yleensä pieniä, ja jo pienellä venymällä tapahtuu murtuminen. Materiaalin murtumiseen asti kokema kokonaisvenymä on materiaalin sitkeyden (vastakohtana: haurastumisen) mitta, ja teräkselle se määrätään tarkasti teknisissä ehdoissa. Koska juuri ennen murtumista lisämuodonmuutos keskittyy kaventuneen poikkileikkauksen alueelle, saadaan erilainen murtovenymän arvo sen mukaan, otetaanko mittapituudeksi suurempi vai pienempi osa sauvaa, joten yksiselitteisten ja keskenään vertailukelpoisten tulosten saamiseksi on etukäteen omaksuttava jokin määrätty konventio. Murtovenymä mitataan yleensä siten, että pyöreään sauvaan, jonka halkaisija on d, merkitään ennen koetta mittapituus l = 10 d ja sen pitenemästä ∆l lasketaan murtovenymä ℇSl= ∆1/1.
Jos on tarpeen tutkia sauvoja, joiden poikkileikkaus on erilainen, mittapituus määritetään sellaisen pyöreän lieriösauvan halkaisijan mukaan, jolla on sama poikkipinta-ala.