Une charge statique est une force mécanique appliquée lentement à un assemblage ou à un objet. Cela peut être mis en contraste avec une charge dynamique, qui est une force appliquée rapidement. Les tests de charge statique sont utiles pour déterminer les charges maximales admissibles sur les structures d’ingénierie, telles que les ponts, et ils peuvent également être utiles pour découvrir les propriétés mécaniques des matériaux.
Cette force est souvent appliquée aux structures d’ingénierie dont dépend la sécurité des personnes, car les ingénieurs doivent connaître la force maximale qu’une structure peut supporter avant qu’elle ne s’effondre. Toute force appliquée régulièrement sans déplacer un objet est considérée comme une charge statique, et la connaissance de la charge qu’une structure peut supporter est utile pour définir des marges de sécurité pour la structure. Limiter le chargement à la moitié du maximum d’une structure donnera un facteur de sécurité de deux.
Un ascenseur est un exemple de chargement statique. Lorsque dix personnes se tiennent debout dans un ascenseur en attendant que les portes se ferment, elles exercent sur celui-ci une charge statique car les personnes et l’ascenseur ne se déplacent pas l’une par rapport à l’autre. Les contraintes à l’intérieur de l’ascenseur ont le temps d’atteindre l’équilibre dans de telles conditions. Un ascenseur doit être testé pour établir une limite de poids maximum avec une marge de sécurité acceptable.
Une charge dynamique, d’autre part, se produit lorsque les conditions de charge changent avec le temps. Lorsque des personnes se déplacent dans un ascenseur, elles créent une charge dynamique et les contraintes en un point de l’ascenseur peuvent varier considérablement.
Les matériaux eux-mêmes peuvent être soumis à des tests pour découvrir leurs propriétés fondamentales. Tous les matériaux ont une limite intrinsèque quant à la tension ou à la compression qu’ils peuvent tolérer avant de céder ou de se déformer de façon permanente. La contrainte est une mesure de la force par unité de surface dans la section transversale d’un matériau, et lorsque la force par unité de surface devient trop importante, des fractures microscopiques se développent. Si la force continue d’augmenter, le matériau peut se briser complètement.
Un essai de traction peut être utilisé pour déterminer la résistance à la traction d’un matériau. Les objets entrent en tension lorsque des forces extérieures sont appliquées le long du même axe. Si des forces sont appliquées verticalement, les objets auront tendance à devenir légèrement plus grands mais plus minces. Cette déformation est temporaire et disparaîtra une fois que les forces auront diminué. Cependant, lorsque les contraintes dépassent la limite d’élasticité, un matériau verra ses dimensions modifiées de manière permanente.
Un échantillon soumis à un essai de traction peut typiquement supporter des contraintes supérieures à sa limite d’élasticité sans se rompre. À un certain point, cependant, l’échantillon se brisera en deux morceaux parce que les fissures microscopiques résultant de la plastification se développeront. La contrainte au point de rupture complète est appelée résistance à la traction ultime d’un matériau.