FENOMENER VED STATISK BELASTNING
Deformasjonen av materialet under påvirkning av spenning er et svært komplisert fenomen, slik at det må forenkles på ulike måter for å kunne forstås. En av disse forenklingene er antakelsen om at lastene påføres gradvis, slik man for eksempel gjør med prøvestykker ved strekk- og trykkprøving.
Hvis en stålstav belastet i strekk utsettes for en last som gradvis øker, og dens dilatasjon ℇ måles, fås diagrammet vist på figuren.
_1= Proportjonalitetsgrense _2 =Elastisitetsgrense 3 = Nedre flytegrense 3’= Øvre flytegrense
I begynnelsen er deformasjonen svært liten og proporsjonal med spenningen, slik Hookes lov krever. Fra en bestemt spenning opphører proporsjonaliteten, og deformasjonen øker raskere. Den nøyaktige plasseringen av denne proporsjonalitetsgrensen er vanskelig å fastsette. Jo mer nøyaktig målingen er, desto lavere blir den. For de fleste materialer ligger den ved δ=0, og Hookes lov representerer da bare den første tilnærmingen til det elastiske oppførselen, det første leddet i utviklingen i Taylors rekke av funksjonen ℇ=ℇ (δ) i nærheten av koordinatstarten. Hvis stangen avlastes, ser man at når spenningen ikke har vært for stor, forsvinner også deformasjonen i samsvar med Hookes lov. Men også dette endrer seg hvis en viss spenning, som ligger nær proporsjonalitetsgrensen, overskrides, den såkalte elastisitetsgrensen; da består den totale deformasjonen av en elastisk (tilbakegående) og en uelastisk (permanent) del. Også elastisitetsgrensen kan ikke bestemmes nøyaktig; den ligger desto lavere jo større målenøyaktigheten er.
Imidlertid, fordi den har stor teknisk betydning, ettersom den utgjør en grense av betydning i nesten alle beregninger innen materialstyrke, og samtidig grensen der de første varige skadene oppstår, defineres den ved prøving av prøvestykker skarpt ved en vedtatt konvensjon, slik at for eksempel grensen 0,2% betegner den spenningen der. den varige tøyningen når 0,2%.
Umiddelbart etter at elastisitetsgrensen er overskredet, øker deformasjonen brått og kan sees med det blotte øye; ved nesten konstant spenning forlenges stangen kontinuerlig. Denne spenningen kalles flytegrensen.
Ved hydrauliske materialprøvingsmaskiner kan man dessuten etter at flytingen har begynt, observere et mer eller mindre markert spenningsfall, som vist i diagrammet med den stiplede kurven; da kalles maksimum øvre flytegrense, mens den konstante flytespenningen som deretter inntrer kalles nedre flytegrense.
Når en viss tøyning er nådd, som er nesten fullstendig uelastisk, begynner spenningen å øke igjen, og materialet herder. I dette belastningsområdet oppstår en merkbar reduksjon av tverrsnittet på staven som følge av (uelastisk) sidekontraksjon, og den videre utviklingen av spennings- og deformasjondiagrammet avhenger først og fremst av om strekkraften P som virker på staven ved beregning av spenningen deles på det opprinnelige tverrsnittet Fo eller det aktuelle tverrsnittet F. For tekniske formål er spenningen P/F interessant. Denne spenningen passerer et maksimum, som kalles materialets styrke, og når dette maksimumet er passert, snevres staven kraftig inn på ett sted og ryker. «Ekte spenning» P/F øker til brudd.
Atferden til andre metaller avviker i stor grad fra det som er beskrevet her. Flyt er ofte ikke tydelig, og herdingen begynner umiddelbart etter at elastisitetsgrensen er overskredet.
Ved sprø materialer (stein, glass, betong) er de uelastiske deformasjonene generelt små, og brudd oppstår allerede ved liten tøyning. Den totale tøyningen som materialet utsettes for fram til brudd, er et mål på materialets duktilitet (motsetning: sprøhet), og den er for stål nøyaktig fastsatt i de tekniske kravene. Ettersom videre deformasjon rett før brudd konsentreres til området rundt innsnevringen av tverrsnittet, får man en ulik verdi for tøyningen ved brudd, avhengig av om en større eller mindre del av stangen legges til grunn som målelengde, slik at en bestemt konvensjon må fastsettes på forhånd for å få entydige og innbyrdes sammenlignbare resultater. Tøyning ved brudd måles som regel ved at man på en rund stang med diameter d før prøven markerer målelengden l = 10 d og beregner tøyning ved brudd ℇSl= ∆1/1 ut fra forlengelsen ∆l.
Hvis det er nødvendig å prøve stenger med annet tverrsnitt, bestemmes målelengden etter diameteren til en sirkulær sylindrisk stang som har samme tverrsnittsareal.