18.3 : Wykres naprężenia-odkształcenia - Materiały ciągliwe

Zależność naprężenie-odkształcenie w materiałach ciągliwych, takich jak stal konstrukcyjna czy aluminium, jest złożona i przebiega w kilku etapach. Gdy próbka jest obciążona, początkowo wykazuje liniowy wzrost długości, przedstawiony jako stroma linia prosta na wykresie naprężenie-odkształcenie. Wskazuje, że materiał odkształca się elastycznie i po rozładunku powróci do swojego pierwotnego kształtu. Jednak po osiągnięciu krytycznej wartości naprężenia rozpoczyna się odkształcenie plastyczne. Na tym etapie następuje znaczne odkształcenie przy niewielkim wzroście przyłożonego obciążenia, głównie z powodu naprężeń ścinających ułatwiających poślizg wzdłuż ukośnych powierzchni materiału. Wraz ze wzrostem obciążenia w pewnym momencie następuje zmniejszenie średnicy materiału, co nazywa się przewężeniem. Po przewężeniu nawet niewielki przyrost obciążenia znacznie rozciąga próbkę, aż do jej zerwania.

W tym kontekście granica plastyczności to odkształcenie plastyczne inicjujące naprężenie. Wytrzymałość ostateczna to maksymalne obciążenie, jakie materiał może wytrzymać przed przewężeniem, a wytrzymałość na zerwanie to naprężenie prowadzące do rozerwania. Co ciekawe, wykres naprężenie-odkształcenie stali konstrukcyjnej pozostaje stały po osiągnięciu plastyczności ze względu na utwardzanie przez odkształcenie, w przeciwieństwie do aluminium, w którym naprężenie wzrasta nieliniowo po uplastycznieniu. Wreszcie plastyczność, wskazująca na znaczne odkształcenie plastyczne przed zerwaniem, mierzy się poprzez procentowe wydłużenie lub zmniejszenie pola przekroju poprzecznego. Pod wpływem ściskania krzywe naprężenia i odkształcenia materiałów plastycznych rozchodzą się przy dużych odkształceniach, ponieważ nie występuje przewężenie.