Erityinen vahvuus

Ominaislujuus  - materiaalin vetolujuus suhteessa sen tiheyteen . Näyttää kuinka vahva rakenne on tietyllä massalla.

Mittayksikkö on m² / s² .

Ominaislujuus kuvaa tietyn materiaalin painoetua veto-puristustangon muodossa verrattuna muihin materiaaleihin, joilla on sama lujuus kaikille materiaaleille. Tässä tapauksessa tangon paino on kääntäen verrannollinen materiaalin ominaislujuuteen. Viimeistä ehtoa voidaan soveltaa ilman varauksia tangoihin, jotka toimivat jännityksessä, yksinkertaisessa puristuksessa ja leikkausvoimassa. Taivutus-, vääntö- ja nurjahdustapauksissa ominaislujuuskaavat perustuvat lisäehtoon verrattujen materiaalien tankojen osien geometrisesta samankaltaisuudesta. Näin ollen samalla lujuudella sauva, jonka materiaalilla on suurempi ominaislujuus, on massaltaan kevyt.

Materiaalien ominaislujuus on erityisen tärkeä lentokoneteollisuudelle, rakettitieteelle ja avaruusaluksille. Siksi se annetaan ominaisuuksissa valittaessa materiaalia lentokoneiden rakenneosille. Mitä suurempi materiaalin ominaislujuus on, sitä vähemmän massaa rakenne-elementti voi olla, se toimii jännityksessä tai puristuksessa. Valittaessa materiaalia elementille, jolla on ennalta määrätty muoto (ja joskus tietyt mitat) poikkileikkaus, joka työskentelee taivutuksessa, lommahduksessa tai vääntössä, on tarpeen käyttää matemaattisia lausekkeita, jotka määrittävät tämän tyyppisten kuormien ominaislujuuden. [yksi]

Jos jaamme ominaislujuuden painovoimakiihtyvyydellä , saadaan vakiopoikkileikkaukseltaan vakiomateriaalista tehdyn langan enimmäispituus, joka tasaisessa gravitaatiokentässä voi riippua pystysuunnassa alaspäin katkeamatta oman painonsa vaikutuksesta. Teräksillä tämä pituus on jopa 26 km [2] .

Rakennemateriaalien ominaisvetolujuus

Materiaali Sallittu jännitys, MPa Tiheys, g/cm³ Ominaislujuus, (kN m/kg Raon pituus omasta painostaan, km Lähde
Betoni 12 2.30 4.35 0,44
Kumi viisitoista 0,92 16.3 1.66
Kupari 220 8.92 24.7 2.51
Pronssi 580 8.55 67.8 6.91 [3]
Nylon 78 1.13 69,0 7.04 [neljä]
Tammi 90 0,78-0,69 115-130 12-13 [5]
Polypropeeni 25-40 0,90 28-44 2,8-4,5 [6]
Magnesium 275 1.74 158 16.1 [7]
Alumiini 600 2.80 214 21.8 [kahdeksan]
Ruostumaton teräs 2000 7.86 254 25.9 [kahdeksan]
Titaani 1300 4.51 288 29.4 [kahdeksan]
Beinit 2500 7.87 321 32.4 [9]
Balsa 73 0.14 521 53.2 [kymmenen]
Teräslanka Scifer 5500 7.87 706 71.2 [9]
CFRP 1240 1.58 785 80,0 [yksitoista]
hämähäkinverkko lanka 1400 1.31 1069 109
piikarbidikuitu 3440 3.16 1088 110 [12]
Lasikuitu 3400 2.60 1307 133 [kahdeksan]
Basalttikuitu 4840 2.70 1790 183 [13]
Rautaviksi 1 mikronin 14 000 7.87 1800 183 [9]
Vectran 2900 1.40 2071 211 [kahdeksan]
Kevlar 49 3000 1.44 2083 212 [neljätoista]
Hiilikuitu (AS4) 4300 1.75 2457 250 [kahdeksan]
Erittäin korkean molekyylipainon polyeteeni, korkea tiheys 3600 0,97 3711 378 [viisitoista]
Polymeeri Zylon 5800 1.54 3766 384 [16]
hiilinanoputkia 62 000 0,037-1,34 yli 46 268 yli 4716 [17] [18]
Valtavat hiiliputket 6900 0,116 59 483 6066 [19]

Muistiinpanot

  1. ↑ Chumak P.I., Krivokrysenko V.F. Ultrakevyiden lentokoneiden laskenta ja suunnittelu. - M.: Patriot, 1991. - 238 s. - C. 87. - ISBN 5-7030-0224-9 .
  2. ↑ Erilaisten teknisten materiaalien ominaisuuksien vertailu  (englanniksi)  (linkkiä ei ole saatavilla) . Haettu 24. huhtikuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 11. maaliskuuta 2006.
  3. ↑ RoyMech: Copper Alloys (linkki ei saatavilla) . Haettu 10. syyskuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 17. heinäkuuta 2011. 
  4. ↑ Polyamidi Nylon 6 . Haettu 10. syyskuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 17. huhtikuuta 2019.
  5. ↑ Puun mekaaniset ominaisuudet . Haettu 10. syyskuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 10. lokakuuta 2018.
  6. ↑ Polypropeeni . Haettu 10. syyskuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 7. elokuuta 2018.
  7. ↑ eFunda: Magnesium Alloys . Haettu 10. syyskuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 13. maaliskuuta 2019.
  8. ↑ 1 2 3 4 5 6 Vectran-kuitujen vetolujuusominaisuudet . Kuraray ryhmä. Haettu 29. joulukuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 30. joulukuuta 2013.
  9. ↑ 1 2 3 52. Hatfieldin muistoluento: "Large Chunks of Very Strong Steel" Arkistoitu 23. joulukuuta 2012. kirjoittanut HKDH Bhadeshia 2005
  10. ↑ Trooppinen Balsa Wood . Haettu 10. syyskuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 2. huhtikuuta 2015.
  11. ↑ McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology, 8. painos, 1997, voi. 1, s. 375
  12. ↑ Specialty Materials, Inc. SCS Silicon Carbide Fibers (linkki ei ole käytettävissä) . Haettu 10. syyskuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 4. huhtikuuta 2018. 
  13. ↑ Properties Of Basalt Fiber Arkistoitu 4. syyskuuta 2014  .
  14. ↑ KEVLAR Technical Guide (downlink) . Haettu 10. syyskuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 27. toukokuuta 2013. 
  15. ↑ Dyneema-kuitu . Haettu 10. syyskuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 28. lokakuuta 2015.
  16. ↑ Toyobo Co., Ltd. ザイロン (PBO 繊維)技術資料 (2005) (ilmainen lataus PDF). Haettu 29. joulukuuta 2013. Arkistoitu alkuperäisestä 26. huhtikuuta 2012.
  17. ↑ Yu, Min-Feng; Lourie, O.; Dyer, MJ; Moloni, K.; Kelly, T. F.; Ruoff, RS Strength and Breaking Mechanism of Multiwalled Carbon Nanotubes Under Tensile Load  (englanti)  // Science : Journal. - 2000. - Voi. 287 , nro. 5453 . - s. 637-640 . - doi : 10.1126/tiede.287.5453.637 . - . — PMID 10649994 .
  18. ↑ K.Hata. Erittäin tehokkaasta epäpuhtaudettomasta CNT-synteesistä DWNT-metsiin, CNTsolideihin ja superkondensaattoreihin (ilmainen lataus PDF)  (linkki ei saatavilla) . Haettu 10. syyskuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 15. joulukuuta 2018.
  19. ↑ Peng, H.; Chen, D.; , Huang JY et ai. Vahvat ja sitkeät kolossaaliset hiiliputket, joiden seinät ovat suorakulmaisia ​​makrohuokosia  //  Phys . Rev. Lett.  : päiväkirja. - 2008. - Voi. 101 , ei. 14 . — P. 145501 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.101.145501 . - . — PMID 18851539 .