靜載荷作用下的現象
材料在應力作用下的變形是一種非常複雜的現象，因此必須從不同方面加以簡化，才能理解它。其中一種簡化是假定荷載是逐步施加的，例如在拉伸與壓縮試驗中對試樣所做的那樣。
如果將受拉的鋼桿施加逐漸增加的荷載，並測量其 伸長量 ℇ，即可得到如圖所示的圖表。
_1= 比例極限 _2 = 彈性極限 3 = 屈服下限 3’= 上屈服極限
起初，應變非常小，並與應力成正比，正如胡克定律所要求的那樣。從某一特定應力開始，比例性 便不再成立，應變增長更快。這一比例極限的確切位置很難確定。測量越精確，所得數值就越低。對大多數材料而言，它位於 δ=0，此時胡克定律僅代表 彈性行為 的第一近似，是以原點為中心的 Taylor 級數展開 ℇ=ℇ (δ) 的首項。 如果將桿件卸載，可觀察到在應力不太大時，依據胡克定律，變形也會消失。 但即使如此，當超過位於比例極限附近的某一應力，即所謂的 彈性極限 時，情況也會改變；此時總變形由彈性（可恢復）部分與非彈性（永久）部分組成。彈性極限也無法準確確定；測量越精確，其位置就越低。
然而，由於它具有很大的技術意義，因為它是材料力學中幾乎所有計算的重要界限，同時也是首次產生永久損傷的界限，所以在試樣試驗中會用某種既定慣例嚴格定義它，例如，將 0,2% 界限標示為那個應力，在此應力下永久伸長達到 0,2%。
一旦超過彈性極限，變形便會急劇增加，且可肉眼觀察到；在幾乎不變的應力下，桿件會持續伸長。此應力稱為 屈服極限。
在材料試驗的液壓機中，還可以觀察到在屈服開始後出現較明顯或較不明顯的應力下降，如圖中的虛線曲線所示；此時峰值稱為 上屈服，之後出現的恆定屈服應力稱為 下屈服。
當達到某一延伸量後，幾乎完全失去彈性的情況下，應力又開始上升，材料發生硬化。在此載荷區域，由於（非彈性）橫向收縮，桿件的截面會明顯減小，而應力與變形圖的後續發展，主要取決於計算應力時，作用於桿件的拉力 P 是除以原始截面 Fo 還是即時截面 F。對技術用途而言，較有意義的是應力 P/F。此應力會達到一個最大值，稱為材料強度；一旦超過該最大值，桿件會在某一處明顯縮頸並斷裂。『真實應力』P/F 會一直上升到破壞。
其他金屬的行為在很大程度上偏離此處所述。流動變形常常不明顯，而硬化則在超過彈性極限後立即開始。
對於脆性材料（石材、玻璃、混凝土），非彈性變形通常很小，且在很小的延伸率下就會破壞。材料在破壞前所承受的總延伸率，是材料延展性（相反：脆性）的量度，鋼材的此項數值在技術條件中有明確規定。然而，由於在破壞前的最後階段，進一步變形會集中在縮頸處附近，因而破斷時的延伸率會因採用較長或較短的標距部分而得到不同數值，因此為了取得明確且彼此可比較的結果，必須事先採用某一約定。通常量測破斷延伸率的方法是：在直徑 d 的圓棒上於試驗前標出標距 l = 10 d，並由其伸長量 ∆l 計算破斷延伸率 ℇSl= ∆1/1。
若需要測試其他截面的棒材，量測長度則按具有相同橫截面面積之圓形圓柱棒的直徑來確定。