Naprezanja i deformacije opterećenog tijela su međusobno ovisni, tj. pri povećanju opterećenja rastu naprezanja ali istodobno rastu i deformacije tijela. Kod smanjivanja naprezanja, smanjit će se i deformacije, te se zaključuje da su naprezanja i deformacije međusobno ovisni, tj. vrijedi:
, odnosno .
Osim o naprezanjima, deformacije ovise i o deformabilnosti tijela. Npr. deformacije u gumenom štapu bit će mnogostruko veće od onih u čeličnom, a kod jednakog opterećenja.
Ovisnost naprezanja o deformacijama za razne materijale određuje se u ispitnim laboratorijima normiranim pokusima: rastezanja, sabijanja, smicanja, jednolikog troosnog sabijanja, savijanja i dr. Najčešće se provodi pokus rastezanja na normiranoj epruveti, kao npr. od niskougljičnog čelika, slika a). Mjerni dio epruvete ima duljinu i promjer , u kojem je osigurana jednolika raspodjela naprezanja i deformacije po poprečnom presjeku i čitavoj mjernoj duljini.
Kod opterećivanja epruvete na rastezanje silom , slika b), mjerni dio epruvete produljit će se za iznos , a istodobno će se njezin promjer smanjiti za iznos .
Kod rastezanja epruvete na kidalici, crta se dijagram ovisnosti sile od produljenja , slika. Do određene vrijednosti sile produljenje proporcionalno je sili, tj. ovisnost sile od produljenja je linearna (do točke P). Pri daljnjem opterećivanju epruvete, ovisnost produljenja o sili postaje nelinearna (od točke P do K).
Kod ispitivanja epruvete razlikuju se sljedeće karakteristične vrijednosti, slika:
- konvencionalno naprezanje , koje se dobiva dijeljenjem rastezne sile s ploštinom početnog poprečnog presjeka epruvete:
,
- stvarno naprezanje , koje se dobiva dijeljenjem rastezne sile ploštinom stvarnog poprečnog presjeka epruvete:
.
Pri rastezanju epruvete je ploština , pa je stvarno naprezanje .
Mjerenjem deformacija mjernog dijela epruvete mogu se definirati sljedeće veličine, slika b):
- prosječna uzdužna duljinska deformacija :
,
gdje je početna duljina, a produljenje mjernog dijela epruvete.
- prosječna poprečna duljinska deformacija :
,
gdje je početni promjer, a promjena promjera mjernog dijela epruvete kod rastezanja.
Kad se naprezanje približi granici tečenja, počinje naglo suženje i pojavljuje se “vrat” epruvete, slika c). Do pojave vrata, naprezanja i deformacije jednoliko su raspodijeljeni u epruveti. Nakon pojave vrata, naprezanja i deformacije u blizini vrata su veći od naprezanja i deformacija u ostalom dijelu epruvete, a konvencionalno i stvarno naprezanje sve se više razlikuju. Na slici je ovisnost pravog naprezanja o deformaciji prikazana crtkanom linijom.
Na dijagramu, slika, prikaza ovisnosti konvencionalnog naprezanja o prosječnoj deformaciji kod ispitivanja epruvete normiranim statičkim pokusom rastezanja, uočavaju se sljedeće karakteristične vrijednosti naprezanja:
– granica proporcionalnosti,
– granica elastičnosti,
– gornja granica razvlačenja (ili tečenja),
– donja granica razvlačenja (ili tečenja ),
– vlačna (ili rastezna) čvrstoća.
U zagradi su dane “starije”, ranije rabljene oznake za karakteristične vrijednosti naprezanja materijala.
Za vrijednosti naprezanja od 0 do ovisnost naprezanja i deformacija je linearna, od do ovisnost postaje nelinearna ali se materijal i dalje ponaša elastično, tj. nakon rasterećenja epruveta se vraća u prvobitni oblik i dimenzije. Kad naprezanje premaši granicu elastičnosti , materijal se počinje ponašati neelastično ili plastično, tj. nakon rasterećenja u materijalu zaostaju trajne ili plastične deformacije. Kad naprezanje dostigne gornju granicu razvlačenja , naglo opada na vrijednost ; deformacije dalje rastu bez povećanja sile, odnosno naprezanja. Nakon određene deformacije konvencionalno naprezanje ponovno raste, dostiže najveću vrijednost ( vlačna (ili rastezna) čvrstoća), a zatim opada dok se epruveta ne slomi.
Kod materijala koji imaju kontinuirani prijelaz iz područja elastičnih u područje plastičnih deformacija (duktilni materijali kao npr. bakar i njegove legure i dr.), utvrđuje se konvencionalna granica razvlačenja (ponekad se naziva i tehnička granica elastičnosti). To je ono naprezanje koje će u materijalu nakon rasterećenja ostaviti određenu plastičnu deformaciju. Tako npr. kod konvencionalne granice razvlačenja ostaje u materijalu nakon rasterećenja plastična deformacija od , slika.