FENOMENE LA SOLICITARE STATICĂ
Deformația materialului sub acțiunea tensiunii este un fenomen foarte complicat, astfel încât trebuie simplificat în diferite moduri pentru a putea fi înțeles. Una dintre aceste simplificări este ipoteza că încărcările se aplică treptat, așa cum se face, de exemplu, cu probele la încercările de întindere și compresiune.
Dacă o bară de oțel solicitată la întindere este expusă unei încărcări care crește treptat și i se măsoară dilatarea ℇ, se obține diagrama prezentată în figură.
_1= Limita proporționalității _2 =Limita de elasticitate 3 =Limita inferioară de curgere [3’= Limita superioară de curgere]
La început, dilatarea este foarte mică și proporțională cu tensiunea, așa cum cere legea lui Hooke. Începând de la o anumită tensiune încetează proporționalitatea și dilatarea crește mai repede. Poziția exactă a acestei limite de proporționalitate cu greu poate fi determinată. Cu cât măsurarea este mai precisă, cu atât ea rezultă mai jos. Pentru majoritatea materialelor, ea se află la δ=0, iar legea lui Hooke reprezintă atunci doar prima aproximație a comportării elastice, primul termen al dezvoltării în seria Taylor a funcției ℇ=ℇ (δ) în vecinătatea originii coordonatelor. Dacă bara este descărcată, se observă că, atunci când tensiunea nu a fost prea mare, dispare și deformația, în conformitate cu legea lui Hooke. Dar și aceasta se modifică dacă este depășită o anumită tensiune care se află aproape de limita de proporționalitate, așa-numita limită elastică; atunci deformația totală se compune dintr-o parte elastică (reversibilă) și una inelastică (permanentă). Nici limita elastică nu poate fi determinată cu precizie; ea se situează cu atât mai jos cu cât precizia măsurării este mai mare.
Însă, având o mare importanță tehnică, deoarece reprezintă limita de semnificație în aproape toate calculele de rezistența materialelor și, în același timp, limita la care apar primele deteriorări permanente, ea se definește riguros, la încercarea epruvetelor, printr-o convenție adoptată, astfel încât, de exemplu, ca limită 0,2% se notează acea tensiune la care dilatarea permanentă atinge 0,2%.
Imediat după depășirea limitei de elasticitate, deformarea crește brusc și poate fi observată cu ochiul liber; la o tensiune aproape constantă, bara se alungește continuu. Această tensiune se numește limita de curgere.
La mașinile hidraulice de încercare a materialelor se poate observa, pe lângă aceasta, după începerea curgerii, o scădere mai mult sau mai puțin pronunțată a tensiunii, așa cum este indicat în grafic prin curba întreruptă; atunci maximul se numește limita de curgere superioară, iar tensiunea de curgere constantă care urmează apoi este limita de curgere inferioară.
După ce se atinge o anumită alungire, care este aproape complet neelastică, tensiunea începe din nou să crească, materialul se întărește. În această zonă de încărcare apare o reducere evidentă a secțiunii transversale a barei din cauza contracției laterale (neelastice), iar evoluția ulterioară a diagramei tensiune-deformație depinde în primul rând de faptul dacă, la calculul tensiunii, forța de întindere P care acționează asupra barei se împarte la secțiunea inițială Fo sau la secțiunea curentă F. Pentru scopuri tehnice este relevantă tensiunea P/F. Această tensiune trece printr-un maxim, numit rezistența materialului, iar după depășirea acestui maxim, bara se îngustează puternic într-un loc și se rupe. „Tensiunea reală” P/F crește până la rupere.
Comportarea altor metale se abate în multe privințe de la cea descrisă aici. Fluajul nu este adesea evident, iar întărirea începe imediat după depășirea limitei de elasticitate.
La materialele fragile (piatră, sticlă, beton) deformațiile neelastice sunt, în general, mici și chiar la o dilatare mică are loc ruperea. Dilatarea totală pe care o suportă materialul până la rupere este o măsură a ductilității (opusul: fragilității) materialului și pentru oțel ea este prescrisă exact în condițiile tehnice. Totuși, deoarece imediat înainte de rupere deformarea ulterioară se concentrează în zona secțiunii îngustate, se obține o valoare diferită a dilatării la rupere, după cum pentru lungimea de măsurare se ia o porțiune mai mare sau mai mică a barei, astfel încât pentru obținerea unor rezultate univoce și comparabile între ele trebuie adoptată dinainte o anumită convenție. Dilatarea la rupere se măsoară de regulă astfel: pe o bară rotundă cu diametrul d, înainte de încercare se marchează lungimea de măsurare l = 10 d și din alungirea ei ∆l se calculează dilatarea la rupere ℇSl= ∆1/1.
Dacă este necesar să se examineze bare de altă secțiune, lungimea de măsurare se stabilește în funcție de diametrul unei bare cilindrice circulare care are aceeași arie a secțiunii transversale.