Ерекше күш - Specific strength

Үшін қаттылық салмақ қатынасы, қараңыз нақты модуль.

The нақты күш бұл материал күш (істен шыққан кезде аудан бірлігіне келетін күш) бөлінген тығыздық. Ол сондай-ақ салмақ пен күштің арақатынасы немесе күш / салмақ қатынасы немесе массаға беріктік қатынасы. Талшық немесе тоқыма қосымшаларында, табандылық нақты күштің әдеттегі өлшемі болып табылады. Меншікті беріктікке арналған SI бірлігі Па м3/кг, немесе N · М / кг, яғни өлшемдік эквивалент м2/ с2дегенмен, соңғы формасы сирек қолданылады. Меншікті күштің өлшем бірліктері бірдей меншікті энергия, және объектінің арқасында ұшып кетпей-ақ айнала алатын максималды меншікті айналу энергиясымен байланысты центрифугалық күш.

Белгілі бір күшті сипаттаудың тағы бір әдісі үзіліс ұзындығы, сондай-ақ өзін-өзі қолдау ұзындығы: материалдың тік бағанының максималды ұзындығы (тек көлденең қиманы ескере отырып), ол тек жоғарғы жағында ғана өз салмағын тоқтата алады. Бұл өлшем үшін салмағы күші болып табылады ауырлық жер бетінде (стандартты ауырлық күші, 9,80665 м / с2) биіктіктен кемімейтін материалдың бүкіл ұзындығына жағу. Бұл белгілі бір арнайы талшық немесе тоқыма қосымшаларында жиі қолданылады.

Меншікті беріктігі жоғары материалдар әдетте талшықтар болып табылады көміртекті талшық, шыны талшық және әртүрлі полимерлер және оларды жасау үшін жиі қолданылады композициялық материалдар (мысалы, көміртекті талшық-эпоксид ). Бұл материалдар және басқалары титан, алюминий, магний және жоғары күш болат қорытпалары кеңінен қолданылады аэроғарыш және салмақ үнемдеу жоғары материалды шығындарға ие болатын басқа қосымшалар.

Мықтылық пен қаттылықтың ерекшеленетініне назар аударыңыз. Екеуі де тиімді және қауіпсіз құрылымдарды жобалауда маңызды.

Үзілу ұзындығын есептеу

қайда ұзындығы, созылу күші, тығыздығы және - бұл ауырлық күшінің әсерінен болатын үдеу ()

Мысалдар

Әр түрлі материалдардың созылуға беріктігі
Материал Беріктік шегі
(МПа )		 Тығыздығы
(ж /см³ )		 Ерекше күш
(кН ·м /кг )		 Үзіліс ұзындығы
(км )		 Дереккөз
Бетон 2–5 2.30 5.22 0.44
Полиоксиметилен (POM) 69 1.42 4.95 [1]
Резеңке 15 0.92 16.3 1.66
Мыс 220 8.92 24.7 2.51
Полипропилен / PP 25–40 0.90 28–44 2.8–4.5 [2]
(Поли)акрилонитрил-бутадиен-стирол / ABS 41–45 1.05 39–43 [3]
Полиэтилентерефталат / Полиэстер / ПЭТ 80 1.3–1.4 57–62 [4]
Пианино сымы / ASTM 228 Steel 1590-3340 7.8 204-428 [5]
Полилактикалық қышқыл / Полилактид / ПЛА 53 1.24 43 [6]
Төмен көміртекті болат (AISI 1010) 365 7.87 46.4 4.73 [7]
Тот баспайтын болат (304) 505 8.00 63.1 6.4 [8]
Жез 580 8.55 67.8 6.91 [9]
Нейлон 78 1.13 69.0 7.04 [10]
Титан 344 4.51 76 7.75 [11]
CrMo Steel (4130) 560–670 7.85 71–85 7.27–8.70 [12][13]
Алюминий қорытпасы (6061-T6) 310 2.70 115 11.70 [14]
Емен 90 0.78–0.69 115–130 12–13 [15]
Инконел (X-750) 1250 8.28 151 15.4 [16]
Магний қорытпасы 275 1.74 158 16.1 [17]
Алюминий қорытпасы (7075-T6) 572 2.81 204 20.8 [18]
Қарағай ағашы (Американдық шығыс ақ) 78 .35 223 22.7 [19]
Титан қорытпасы (Бета С) 1250 4.81 260 26.5 [20]
Бейнит 2500 7.87 321 32.4 [21]
Балса 73 0.14 521 53.2 [22]
Көміртекті-эпоксидті композит 1240 1.58 785 80.0 [23]
Өрмекші жібек 1400 1.31 1069 109
Кремний карбиді талшық 3440 3.16 1088 110 [24]
Миралон көміртекті нанотүтік иірілген жіп C сериясы 1375 0.7–0.9 1100 112 [25]
Шыны талшық 3400 2.60 1307 133 [26]
Базальт талшығы 4840 2.70 1790 183 [27]
1 мкм темір мұрт 14000 7.87 1800 183 [21]
Вектран 2900 1.40 2071 211 [26]
Көміртекті талшық (AS4) 4300 1.75 2457 250 [26]
Кевлар 3620 1.44 2514 256 [28]
Динема (UHMWPE ) 3600 0.97 3711 378 [29]
Цилон 5800 1.54 3766 384 [30]
Көміртекті талшық (Toray T1100G) 7000 1.79 3911 399 [31]
Көміртекті нанотүтік (төмендегі ескертуді қараңыз) 62000 0.037–1.34 46268 – N / A 4716 – N / A [32][33]
Үлкен көміртекті түтік 6900 0.116 59483 6066 [34]
Графен 130500 2.090 62453 6366 [35]
Негізгі шек 9×1013 9.2×1012 [36]

Бұл кестенің деректері ең жақсы жағдайлардан алынған және шамамен фигура беру үшін анықталған.

  • Ескерту: көп қабатты көміртекті нанотүтікшелер кез-келген материалдың созылу кезіндегі ең жоғары беріктігіне ие, зертханалар оларды 63 ГПа созылу кезінде шығарады,[32] олардың теориялық шегі 300 ГПа-дан әлдеқайда төмен. Созылу беріктігі жарияланған (ұзындығы 20 мм) алғашқы нанотүтік арқандардың (2000 ж.) Күші 3,6 ГПа болды, олардың теориялық шегінен әлдеқайда төмен.[37] Тығыздығы өндіріс әдісіне байланысты әр түрлі, ал ең төменгі мәні 0,037 немесе 0,55 (қатты).[33]

«Юрий» және ғарыштық қондырғылар

The Халықаралық ғарыштық лифт консорциумы нақты күшін сипаттайтын SI бірліктерінің атауы ретінде «Юрийді» ұсынды. Сипаттамада меншікті күштің маңызы зор ғарыш лифті кабельдік материалдар. Бір Юрий шиеленіске ұшыраған материалдың тығыздық бірлігіне шаққандағы кернеу (немесе үзіліс кернеуі) үшін SI бірлігі деп есептеледі. Сонымен, бір Юриге арналған бірліктер Па м3 / кг. Бұл қондырғы біреуіне тең N м / кг, бұл бұзу / беру күш пер сызықтық кернеу кезіндегі кабельдің тығыздығы.[38][39] Функционалды Жер ғарыш лифті 30-80 МегаЮридің байланысы қажет (3100–8200 км үзіліске сәйкес келеді).[40]

Белгілі бір күштің негізгі шегі

Жоқ энергетикалық жағдай кез-келген материалдың өзіндік күшіне түбегейлі шек қояды.[36] Меншікті күштің мәні c-ден аспауы керек2 ~ 9×1013кН ·м /кг, мұндағы с жарық жылдамдығы. Бұл шекке электр және магнит өрісі желілері қол жеткізеді, QCD ағынды түтіктері, және гипотезаға негізделген негізгі жолдар жол теориясы.[дәйексөз қажет ]

Төзімділік (тоқыма беріктігі)

Бұл мақала талшықтың беріктігін өлшеу туралы. Геологиялық термин үшін қараңыз Төзімділік (минералогия). Гербицид үшін қараңыз Месотриона. Басқа мақсаттар үшін қараңыз Табанды.

Төзімділік - бұл әдеттегі шара күш а талшық немесе иірілген жіп. Ол әдетте талшықтың максималды (бұзылатын) күші ретінде анықталады (дюйм) грамм -күштік бірліктер) бөлінеді жоққа шығарушы. Дениер сызықтық тығыздықтың өлшемі болғандықтан, тұрақтылық аудан бірлігіне келетін күштің өлшемі емес, керісінше меншікті күшке ұқсас квазиемсіз өлшем болып шығады.[41] Тұрақтылық сәйкес келеді:[дәйексөз қажет ] Есепте көбінесе тұрақтылық cN / tex түрінде көрсетілген.

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=762
  2. ^ http://www.goodfellow.com/E/Polypropylene.html
  3. ^ http://www.goodfellow.com/E/Polyacrylonitrile-butadiene-styrene.html
  4. ^ http://www.goodfellow.com/E/Polyethylene-terephthalate.html
  5. ^ http://www.matweb.com/search/datasheet_print.aspx?matguid=4bcaab41d4eb43b3824d9de31c2c6849
  6. ^ http://www.goodfellow.com/E/Polylactic-acid-Biopolymer.html
  7. ^ «AISI 1010 болат, салқындатылған». matweb.com. Алынған 2015-10-20.
  8. ^ «ASM материалдары туралы ақпарат парағы». asm.matweb.com. Алынған 2015-10-20.
  9. ^ «Мыс қорытпаларының қасиеттері». roymech.co.uk.
  10. ^ http://www.goodfellow.com/E/Polyamide-Nylon-6.html
  11. ^ «ASM материалдары туралы мәліметтер парағы». asm.matweb.com. Алынған 2016-11-14.
  12. ^ «ASM материалдары туралы мәліметтер парағы». asm.matweb.com. Алынған 2016-08-18.
  13. ^ «ASM материалдары туралы мәліметтер парағы». asm.matweb.com. Алынған 2016-08-18.
  14. ^ «ASM материалдары туралы мәліметтер парағы». asm.matweb.com. Алынған 2016-08-18.
  15. ^ «Экологиялық мәліметтер: емен ағашы». Түпнұсқадан мұрағатталған 9 қазан 2007 ж. Алынған 2006-04-17.CS1 maint: BOT: түпнұсқа-url күйі белгісіз (сілтеме)
  16. ^ «ASM материалдары туралы мәліметтер парағы». asm.matweb.com. Алынған 2015-10-20.
  17. ^ «eFunda: магний қорытпаларының типтік қасиеттері».
  18. ^ «ASM материалдары туралы мәліметтер парағы». asm.matweb.com. Алынған 2015-10-20.
  19. ^ «Американдық шығыс ақ қарағай орманы». www.matweb.com. Алынған 2019-12-08.
  20. ^ «AZo материалдар кестесі». azom.com. Алынған 2016-11-14.
  21. ^ а б 52-ші Хэтфилд мемориалды дәрісі: «Өте берік болаттың ірі кесектері» H. K. D. H. Bhadeshia 2005 ж. archive.is
  22. ^ «MatWeb - Интернеттегі материалдар ақпараттық ресурсы». matweb.com.
  23. ^ McGRAW-HILL ENCYCLOPEDIA OF Science & Technology, 8-ші басылым, (c) 1997, т. 1 б 375
  24. ^ Мамандандырылған материалдар, Inc SCS кремний карбидті талшықтары
  25. ^ NanoComp Technologies Inc. «Miralon иірілген жіп» (PDF).
  26. ^ а б c «Вектран». Vectran Fiber, Inc.
  27. ^ «RWcarbon.com - BMW және Mercedes карбонды талшықты аэро бөлшектерінің қайнар көзі». rwcarbon.com.
  28. ^ «Құрылыстағы композиттерге арналған желілік топ: талшықпен нығайтылған полимерлі композиттерге кіріспе». Түпнұсқадан 2006 жылдың 18 қаңтарында мұрағатталған. Алынған 2006-04-17.CS1 maint: BOT: түпнұсқа-url күйі белгісіз (сілтеме)
  29. ^ «Dyneema факт-парағы». DSM. 1 қаңтар 2008 ж.
  30. ^ Toyobo Co., Ltd. «ザ イ ロ ン ® (PBO 繊 維) 技術 資料 (2005)» (PDF). Архивтелген түпнұсқа (PDF жүктеу тегін) 2012-04-26.
  31. ^ Toray Composites Materials America, Co., Ltd. «T1100S, аралық модульдік көміртекті талшық» (PDF жүктеу тегін).CS1 maint: бірнеше есімдер: авторлар тізімі (сілтеме)
  32. ^ а б Ю, Мин-Фэн; Лури, Олег; Дайер, Марк Дж .; Молони, Катерина; Келли, Томас Ф .; Руофф, Родни С. (28 қаңтар 2000). «Созылмалы жүктеме кезінде көп қабатты көміртекті нанотүтікшелердің беріктігі мен бұзылу механизмі» (PDF). Ғылым. 287 (5453): 637–640. Бибкод:2000Sci ... 287..637Y. дои:10.1126 / ғылым.287.5453.637. PMID  10649994. Архивтелген түпнұсқа (PDF) 2011 жылғы 4 наурызда.
  33. ^ а б К.Хата. «Жоғары тиімді қоспасыз CNT синтезінен DWNT ормандарына, CNTsolids және супер-конденсаторларға» (PDF). дои:10.1117/12.716279.
  34. ^ Пенг, Х .; Чен, Д .; және басқалар, Huang J.Y .; т.б. (2008). «Тік бұрышты макропоралар қабырғалары бар күшті және созылғыш мол көміртекті түтікшелер». Физ. Летт. 101 (14): 145501. Бибкод:2008PhRvL.101n5501P. дои:10.1103 / PhysRevLett.101.145501. PMID  18851539.
  35. ^ «2010 жылғы Нобель физикасының лауреаттары» (PDF). nobelprize.org.
  36. ^ а б Браун, Адам Р. (2012). «Созылу күші және қара саңылауларды өндіру». Физикалық шолу хаттары. 111 (21). arXiv:1207.3342. Бибкод:2013PhRvL.111u1301B. дои:10.1103 / PhysRevLett.111.211301.
  37. ^ «Бір қабатты көміртекті нанотрубалардың созылу күші олардың макроскопиялық арқандарынан тікелей өлшенеді» Ф.Ли, Х.М.Ченг, С.Бай, Г.Су және М.С.Дрессельгауз. дои:10.1063/1.1324984
  38. ^ Strong Tether Challenge 2013
  39. ^ Супер қолданушы. «Терминология». isec.org. Архивтелген түпнұсқа 2012-05-27.
  40. ^ «Юристегі ерекше күш». keithcu.com.
  41. ^ Родригес, Фердинанд (1989). Полимер жүйелерінің принциптері (3-ші басылым). Нью-Йорк: Жартышар баспасы. б.282. ISBN  9780891161769. OCLC  19122722.

Сыртқы сілтемелер