Specifik styrke - trækstyrken af et materiale, relateret til dets massefylde . Viser hvor stærk strukturen vil være for en given masse.
Specifik styrke karakteriserer vægtfordelen ved et givet materiale i form af en træk-kompressionsstang sammenlignet med andre materialer med samme styrke for alle materialer. I dette tilfælde vil vægten af stangen være omvendt proportional med materialets specifikke styrke. Den sidste bestemmelse kan uden forbehold anvendes på stænger, der arbejder i spænding, simpel kompression og forskydning. I tilfælde af bøjning, vridning og knækning er de specifikke styrkeformler baseret på en yderligere betingelse om geometrisk lighed mellem sektionerne af stængerne fra de sammenlignede materialer. Følgelig vil en stang, hvis materiale har en større specifik styrke, med samme styrke være let i masse.
Materialernes specifikke styrke er især vigtig for flyindustrien, raketvidenskab og rumfartøjer. Derfor er det givet i egenskaberne, når man vælger et materiale til flyets strukturelle elementer. Jo større materialets specifikke styrke, jo mindre masse kan konstruktionselementet have, arbejder i spænding eller kompression. Når du vælger et materiale til et element med en forudbestemt form (og nogle gange visse dimensioner) af tværsnittet, der arbejder i bøjning, knæk eller torsion, er det nødvendigt at bruge matematiske udtryk, der bestemmer den specifikke styrke for disse typer belastninger. [en]
Hvis vi dividerer den specifikke styrke med tyngdeaccelerationen , så får vi den maksimale længde af en tråd lavet af et materiale med konstant tværsnit, som i et ensartet tyngdefelt kan hænge lodret nedad, uden at knække under sin egen vægt. For stål er denne længde op til 26 km [2] .
Materiale | Tilladt stress, MPa | Massefylde, g/cm³ | Specifik styrke, (kN m/kg | Længden af mellemrummet fra dens egen vægt, km | Kilde |
---|---|---|---|---|---|
Beton | 12 | 2.30 | 4,35 | 0,44 | |
Gummi | femten | 0,92 | 16.3 | 1,66 | |
Kobber | 220 | 8,92 | 24.7 | 2,51 | |
Bronze | 580 | 8,55 | 67,8 | 6,91 | [3] |
Nylon | 78 | 1.13 | 69,0 | 7.04 | [fire] |
Egetræ | 90 | 0,78-0,69 | 115-130 | 12-13 | [5] |
Polypropylen | 25-40 | 0,90 | 28-44 | 2,8-4,5 | [6] |
Magnesium | 275 | 1,74 | 158 | 16.1 | [7] |
Aluminium | 600 | 2,80 | 214 | 21.8 | [otte] |
Rustfrit stål | 2000 | 7,86 | 254 | 25,9 | [otte] |
Titanium | 1300 | 4,51 | 288 | 29.4 | [otte] |
Beinit | 2500 | 7,87 | 321 | 32,4 | [9] |
Balsa | 73 | 0,14 | 521 | 53,2 | [ti] |
Steel Wire Scifer | 5500 | 7,87 | 706 | 71,2 | [9] |
CFRP | 1240 | 1,58 | 785 | 80,0 | [elleve] |
spindelvæv tråd | 1400 | 1,31 | 1069 | 109 | |
siliciumcarbidfiber | 3440 | 3.16 | 1088 | 110 | [12] |
Glasfiber | 3400 | 2,60 | 1307 | 133 | [otte] |
Basalt fiber | 4840 | 2,70 | 1790 | 183 | [13] |
Jern whisker 1 micron | 14.000 | 7,87 | 1800 | 183 | [9] |
Vectran | 2900 | 1,40 | 2071 | 211 | [otte] |
Kevlar 49 | 3000 | 1,44 | 2083 | 212 | [fjorten] |
Kulfiber (AS4) | 4300 | 1,75 | 2457 | 250 | [otte] |
Ultra High Molecular Weight Polyethylen High Density | 3600 | 0,97 | 3711 | 378 | [femten] |
Polymer Zylon | 5800 | 1,54 | 3766 | 384 | [16] |
kulstof nanorør | 62.000 | 0,037-1,34 | over 46 268 | over 4716 | [17] [18] |
Kolossale kulstofrør | 6900 | 0,116 | 59 483 | 6066 | [19] |