18.4 : Wykres naprężenia-odkształcenia - Materiały kruche

Kruche materiały, w tym szkło, żeliwo i kamień, wykazują unikalne właściwości. Pękają bez znaczących zmian w szybkości wydłużania, co wskazuje, że ich wytrzymałość na zerwanie i wytrzymałość końcowa są równoważne. Materiały takie wykazują również niższy poziom odkształcenia w miejscu zerwania. Zniszczenie materiałów kruchych wynika głównie z naprężeń normalnych, o czym świadczy pęknięcie powstałe na powierzchni prostopadłej do przyłożonego obciążenia. Materiały te nie wykazują znacznego przewężenia. Przewężanie to miejscowe zmniejszenie pola przekroju poprzecznego pod wpływem naprężenia. Interesującym aspektem większości kruchych materiałów jest ich wyższa wytrzymałość końcowa przy ściskaniu niż przy rozciąganiu, głównie z powodu mikroskopijnych defektów, takich jak pęknięcia lub wnęki, które mogą osłabić materiał pod naprężeniem rozciągającym, ale mają minimalny wpływ na jego wytrzymałość na ściskanie.

Beton, powszechny materiał kruchy, zachowuje się inaczej pod wpływem rozciągania i ściskania. Wykres naprężenia-odkształcenia pod napięciem pokazuje liniowy zakres sprężystości aż do granicy plastyczności, po którym następuje szybki wzrost odkształcenia aż do zerwania. W przeciwieństwie do tego beton wykazuje większy liniowy zakres sprężystości pod ściskaniem, a pęknięcie nie występuje nawet przy maksymalnym naprężeniu. Zamiast tego naprężenie maleje wraz ze wzrostem odkształcenia, aż do pęknięcia. Co ważne, moduł sprężystości, wskazany na krzywej naprężenia-odkształcenia przez nachylenie przekroju liniowego, pozostaje stały zarówno przy rozciąganiu, jak i ściskaniu w przypadku większości kruchych materiałów.