Sim, conforme o sexo vai acontecendo, o pênis fica cada vez mais duro. Isso ocorre

porque o homem fica cada vez mais excitado por causa dos corpo da mulher, dos gemidos dela e da sensação de penetrar a vagina. Isso endurece o pênis e torna a ereção mais forte. Sem contar que quando a ejaculação acontece, o pênis atinge o nível máximo de dureza para que o sêmen seja ejaculado com mais eficiência dentro da vagina da mulher.

Vi que você complementou a pergunta dizendo que é ao longo do tempo de relacionamento. Aí a situação muda. Casais de longa data tem mais dificuldades de fazer sexo pela falta de tesão e desejo, pois o instinto sexual necessita de variabilidade e reconhece que é "mais do mesmo". Então, ocorre de homens ficarem com ereção mais fraca ou até mesmo de não ter ereção. Digo isso para casais de longa data, acima dos 5 anos de relacionamento.