POJAVE PRI STATIČKOM OPTEREĆENJU
Deformacija materijala pod uticajem napona je veoma komplikovana pojava, tako da se mora u različitim pravcima uprostiti da bi se mogla razumeti. Jedno od ovih uprošćenja je pretpostavka da se tereti nanose postepeno, kao što se to npr radi sa uzorcima prilikom opita na zatezanje i pritisak.
Ako se čelični štap opterećen na zatezanje izloži opterećenju koje postepeno raste i meri njegova dilatacija ℇ, dobija se dijagram prikazan na slici.
1= Granica proporcionalnost
2 =Granica elastičnosti
3 =Donja granica tečenja
3'= Gornja granica tečenja
U početku je dilatacija veoma mala i proporcionalna naponu, onako kako to zahteva Hooke-ov zakon. Počev od jednog odredenog napona prestaje proporcionalnost i dilatacija raste brže. Tačan položaj ove granice proporcionalnosti teško se može odrediti. Što je merenje tačnije, utoliko se ona dobija niža. Za većinu materijala ona leži na δ=0, i Hooke-ov zakon pretstavlja tada samo prvo pribiženje elastičnom ponašanju, prvi član razvitka u Taylor-ov red funkcije ℇ=ℇ (δ) u okolini koordinatnog početka.
Ako se štap rastereti, primećuje se da, kada napon nije bio suviše veliki, nestaje i deformacija u skladu sa Hooke-ovim zakonom.
Ali i ovo se menja ako se prekorači izvestan napon koji leži blizu granice proporcionalnosti, tzv. granica elastičnosti; tada se ukupna deformacija sastoji iz elastičnog (povratnog) i neelastičnog (trajnog) dela. Ni granica elastičnosti ne može se tačno odrediti, ona se nalazi utoliko niže ukoliko je tačnost merenja veća.
Medutim, kako ona ima veliki tehnički značaj, jer predstavlja granicu važnosti kod skoro svih proračuna u otpornosti materijala, a istovremeno i granicu na kojoj nastaju prva trajna oštećenja, ona se za ispitivanje uzoraka oštro definiše nekom usvojenom konvencijom, pa se, napr., kao granica 0,2% označava onaj napon pri kome. trajna dilatacija dostiže 0,2%.
Neposredno po prekoračenju granice elastičnosti deformacija naglo raste i može se primetiti golim okom; pri skoro konstantnom naponu štap se neprekidno izdužuje. Ovaj napon se naziva granica tečenja.
Kod hidrauličkih mašina za ispitivanje materijala može se uz to zapaziti posle početka tečenja više ili manje izražen pad napona, kako je naznačeno grafikonu isprekidanom krivom; tada se maksimum naziva gornja granica tečenja, a konstantni napon tečenja koji zatim nastupa donja granica tečenja.
Pošto se dostigne odredena dilatacija, koja je skoro potpuno neelastična, napon počinje ponovo da raste, materijal očvršćava. U ovoj oblasti opterećenja nastaje primetno smanjenje poprečnog preseka štapa usled (neelastične) bočne kontrakcije, i dalji tok dijagrama napona i deformacija zavisi u prvom redu od toga da li se pri računanju napona o sila zatezanja P koja deluje na štap deli sa prvobitnim presekom Fo ili trenutnim presekom F. Za teničke svrhe interesantan je napon P/F. Ovaj napon prolazi kroz maksimum, koji se naziva jačina materijala i kada se taj maksimum prođe, štap se na jednom mestu jako sužava i kida. ,,Stvarni napon" P/F raste do sloma.
Ponašanje drugih metala u mnogome otstupa od ovde opisanog. Tečenje često nije izraženo, a očvršćenje počinje neposredno posle prekoračenja granice elastičnosti.
Kod krtih materijala (kamen, staklo, beton) neelastične deformacije su uopšte male i već kod male dilatacije dolazi do sloma. Ukupna dilatacija koju materijal pretrpi do sloma je mera istegljivosti (suprotno: krtosti) materijala i ona se za čelik tačno propisuje u tehničkim uslovima. Međutim, kako se neposredno pre sloma dalja deformacija koncentriše na okolinu mesta suženog preseka, dobija se različita vrednost dilatacije pri slomu, prema tome da li se za mernu dužinu usvaja veći ili manji deo štapa, tako da se za dobijanje jednoznačnih i međusobno uporedivih rezultata mora unapred usvojiti neka odredjena konvencija. Dilatacija pri slomu po pravilu se meri tako što se na okruglom štapu prečnika d pre opita označi merna dužina l = 10 d i iz njenog izduženja ∆l sračuna dilatacija pri slomu ℇSl= ∆1/1.
Ako je potrebno da se ispituju štapovi drukčijeg preseka, merna dužina određuje se prema prečniku kružnog cilindričnog štapa koji ima istu površinu poprečnog preseka.