ЯВИЩА ПРИ СТАТИЧНОМУ НАВАНТАЖЕННІ
Деформація матеріалу під впливом напружень є дуже складним явищем, тому її треба в різних напрямках спрощувати, щоб можна було зрозуміти її. Одним із цих спрощень є припущення, що навантаження прикладаються поступово, як це, наприклад, роблять із зразками під час випробування на розтяг і стиск.
Якщо сталевий стрижень, навантажений на розтяг, піддати навантаженню, що поступово зростає, і вимірювати його дилатацію ℇ, отримують діаграму, наведену на рисунку.
_1= Межа пропорційності _2 =Межа пружності 3 =Нижня межа текучості 3’= Верхня межа текучості
Спочатку подовження є дуже малим і пропорційним напруженню, як того вимагає закон Гука. Починаючи з певного напруження, пропорційність припиняється і подовження зростає швидше. Точне положення цієї межі пропорційності важко визначити. Чим точніше вимірювання, тим нижче її отримують. Для більшості матеріалів вона лежить на δ=0, і закон Гука тоді є лише першим наближенням до пружної поведінки, першим членом розкладу в ряд Тейлора функції ℇ=ℇ (δ) в околі початку координат. Якщо стрижень розвантажити, помітно, що, коли напруження не було надто великим, деформація зникає відповідно до закону Гука. Але й це змінюється, якщо перевищується певне напруження, що лежить поблизу межі пропорційності, так звана межа пружності; тоді загальна деформація складається з пружної (зворотної) і непружної (постійної) частин. Навіть межу пружності не можна визначити точно, вона тим нижча, чим вища точність вимірювання.
Проте, оскільки вона має велике технічне значення, бо є межею значущості майже в усіх розрахунках опору матеріалів, а водночас і межею, на якій виникають перші незворотні пошкодження, для випробування зразків її чітко визначають за певною прийнятою конвенцією, тому, наприклад, як межу 0,2% позначають таке напруження, за якого незворотна дилатація досягає 0,2%.
Безпосередньо після перевищення межі пружності деформація різко зростає і може бути помітна неозброєним оком; при майже сталому напруженні стрижень безперервно видовжується. Це напруження називається межею текучості.
У гідравлічних машинах для випробування матеріалів можна також помітити після початку текучості більш або менш виражене падіння напруження, як показано на графіку пунктирною кривою; тоді максимум називають верхньою межею текучості, а постійне напруження текучості, що настає згодом, — нижньою межею текучості.
Після досягнення певної деформації, яка майже повністю нееластична, напруження знову починає зростати, матеріал зміцнюється. У цій ділянці навантаження виникає помітне зменшення поперечного перерізу стержня внаслідок (нееластичного) бічного скорочення, і подальший хід діаграми напружень та деформацій залежить насамперед від того, чи при обчисленні напруження сила розтягу P, що діє на стержень, ділиться на початковий переріз Fo чи на поточний переріз F. Для технічних цілей цікавим є напруження P/F. Це напруження проходить через максимум, який називається міцністю матеріалу, і коли цей максимум пройдено, стержень у одному місці різко звужується і розривається. «Справжнє напруження» P/F зростає до руйнування.
Поведінка інших металів у багатьох випадках відхиляється від тут описаної. Плинність часто не виражена, а зміцнення починається безпосередньо після перевищення межі пружності.
Для крихких матеріалів (камінь, скло, бетон) нееластичні деформації взагалі малі, і вже за малої деформації настає руйнування. Загальна деформація, яку матеріал зазнає до руйнування, є мірою видовжуваності (навпаки: крихкості) матеріалу, і для сталі вона точно регламентується технічними умовами. Однак, оскільки безпосередньо перед руйнуванням подальша деформація зосереджується в околі місця звуженого перерізу, отримують різне значення деформації при руйнуванні залежно від того, чи для вимірювальної довжини береться більша чи менша частина стрижня, тож для отримання однозначних і взаємно порівнюваних результатів слід заздалегідь прийняти певну конвенцію. Деформацію при руйнуванні зазвичай вимірюють так, що на круглому стрижні діаметром d перед випробуванням позначають вимірювальну довжину l = 10 d і з її видовження ∆l обчислюють деформацію при руйнуванні ℇSl= ∆1/1.
Якщо потрібно випробовувати стрижні іншого перерізу, вимірювальну довжину визначають за діаметром круглого циліндричного стрижня, який має таку саму площу поперечного перерізу.