Którym symbolem została oznaczona, na zamieszczonym wykresie statycznej próby rozciągania elementu stalowego, granica proporcjonalności?
Granica proporcjonalności na tym wykresie jest oznaczona symbolem Rₕ. Chodzi o ten punkt próby rozciągania, do którego naprężenie i wydłużenie są jeszcze proporcjonalne, czyli wykres zachowuje się prawie jak linia prosta. Mówiąc prościej: w zakresie do Rₕ stal pracuje zgodnie z prawem Hooke’a, więc po odciążeniu element wraca do pierwotnego kształtu bez trwałych odkształceń. W praktyce jest to bardzo ważne przy ocenie, czy element stalowy pracuje jeszcze w bezpiecznym, sprężystym zakresie. Z mojego doświadczenia łatwo pomylić Rₕ z granicą plastyczności, bo na wykresie te oznaczenia leżą blisko siebie. Jednak RₑH i RₑL dotyczą już zjawiska płynięcia materiału, a Rₕ jest wcześniej, na końcu odcinka liniowego. W badaniach materiałowych, zgodnych z zasadami stosowanymi m.in. w PN-EN ISO 6892-1 dla próby rozciągania metali, poprawne rozróżnienie tych punktów pomaga dobrze interpretować nośność, odkształcalność i zachowanie stali pod obciążeniem. Przy działaniach technicznych, np. przy ocenie odkształconych konstrukcji lub elementów pojazdu, taka wiedza też się przydaje, bo pozwala lepiej zrozumieć, kiedy stal tylko się ugięła, a kiedy zaczęła już trwale się deformować.
W tym pytaniu kluczowe jest odróżnienie kilku charakterystycznych punktów z wykresu statycznej próby rozciągania stali. RₑH oznacza górną granicę plastyczności, czyli moment, w którym materiał po dojściu do pewnego naprężenia zaczyna wyraźnie płynąć plastycznie. To nie jest granica proporcjonalności, bo zależność między naprężeniem a wydłużeniem przestaje być idealnie liniowa wcześniej. RₑL to dolna granica plastyczności, widoczna po spadku naprężenia i przejściu materiału w obszar niestabilnego, a potem bardziej ustalonego płynięcia. Ten symbol też dotyczy plastyczności, a nie końca prawa Hooke’a. Rₛₚ bywa kojarzone z granicą sprężystości, czyli zakresem, po którym odkształcenia mogą jeszcze zanikać po odciążeniu, ale nie jest to to samo co ścisła proporcjonalność naprężenia i wydłużenia. Typowy błąd polega na tym, że ktoś patrzy na wykres i wybiera punkt położony wyżej, bo wydaje się ważniejszy albo bardziej graniczny. A w mechanice materiałów kolejność ma znaczenie: najpierw jest zakres proporcjonalny, potem sprężysty z możliwymi drobnymi odchyleniami od liniowości, później granica plastyczności i dalsze umocnienie aż do wytrzymałości Rₘ. Moim zdaniem najprostsza metoda zapamiętania jest taka: Rₕ łączymy z prawem Hooke’a i prostoliniowym fragmentem wykresu, natomiast symbole RₑH oraz RₑL z granicą plastyczności stali. W praktyce technicznej, również przy ocenie elementów stalowych po przeciążeniu, ta różnica nie jest akademicka. Od niej zależy, czy mówimy o pracy w zakresie bezpiecznie sprężystym, czy już o trwałym odkształceniu materiału.