비강도

Specific strength
강성 대 중량 비율은 특정 계수를 참조하십시오.

특정 강도는 물질의 강도(또는 근육의 강도)를 밀도로 나눈 값이다.강도 대 중량비 또는 강도 대 중량비 또는 강도 대 질량비라고도 합니다.섬유 또는 섬유 어플리케이션에서 끈기는 특정 강도의 일반적인 척도입니다.특정 강도의 SI 단위는 Pamm3/kg 또는 N nm/kg으로 m/s와2 치수적으로2 동등하지만 후자의 형태는 거의 사용되지 않는다.비강도는 비에너지와 동일한 단위를 가지며 원심력에 의해 물체가 흩어지지 않고 가질 수 있는 최대 회전 비에너지와 관련이 있다.

특정 강도를 설명하는 또 다른 방법은 파단 길이(자기 지지 길이라고도 함)입니다. 즉, 상단에서만 지지할 때 재료의 수직 기둥(고정 단면 가정)의 최대 길이입니다.이 측정에서 무게의 정의는 높이와 함께 감소하지 않고 재료의 전체 길이에 적용되는 지구 표면에서의 중력(표준 중력, 9.80665m/s2)이다.이 사용법은 특정 특수 섬유 또는 섬유 애플리케이션에서 더 일반적입니다.

특정 강도가 가장 높은 재료는 일반적으로 탄소 섬유, 유리 섬유 및 다양한 폴리머와 같은 섬유이며 복합 재료(예: 탄소 섬유 에폭시)를 만드는 데 자주 사용됩니다.이러한 재료와 티타늄, 알루미늄, 마그네슘 및 고강도 강철 합금과 같은 기타 재료는 무게를 줄일 가치가 있는 항공우주 및 기타 용도로 널리 사용됩니다.

강도와 강성은 구별된다는 점에 유의하십시오.둘 다 효율적이고 안전한 구조물의 설계에 중요하다.

파단 길이 계산

서L(\ L은 길이, 는 인장강도,(\는 밀도,g(\{는 중력에 의한 가속도입니다 9 99.

예

다양한 재료의 비인장 강도
재료. 인장 강도
(MPa)		 밀도
(cm/g3)		 비강도
(kN·m/kg)		 파단 길이
(km)		 원천
구체적인 2–5 2.30 5.22 0.44
폴리옥시메틸렌, POM 69 1.42 4.95 [1]
고무 15 0.92 16.3 1.66
구리 220 8.92 24.7 2.51
폴리프로필렌, PP 25–40 0.90 28–44 2.8–4.5 [2]
폴리 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS) 41–45 1.05 39–43 [3]
폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에스테르, PET 80 1.3–1.4 57–62 [4]
피아노 와이어, ASTM 228 스틸 1590–3340 7.8 204–428 [5]
폴리유산, 폴리락티드, PLA 53 1.24 43 [6]
저탄소강(AISI 1010) 365 7.87 46.4 4.73 [7]
스테인리스강(304) 505 8.00 63.1 6.4 [8]
마징강(C350) 2358 8.08 291.74 29.7 [9]
금관 악기 580 8.55 67.8 6.91 [10]
나일론 78 1.13 69.0 7.04 [11]
티타늄 344 4.51 76 7.75 [12]
CrMo 스틸 (4130) 560–670 7.85 71–85 7.27–8.70 [13][14]
알루미늄 합금(6061-T6) 310 2.70 115 11.70 [15]
오크 90 0.78–0.69 115–130 12–13 [16]
인코넬(X-750) 1250 8.28 151 15.4 [17]
마그네슘 합금 275 1.74 158 16.1 [18]
알루미늄 합금(7075-T6) 572 2.81 204 20.8 [19]
소나무(미국 동부 흰색) 78 0.35 223 22.7 [20]
티타늄 합금(베타 C) 1250 4.81 260 26.5 [21]
베이나이트 2500 7.87 321 32.4 [22]
발사 73 0.14 521 53.2 [23]
탄소-에폭시 복합체 1240 1.58 785 80.0 [24]
거미줄 1400 1.31 1069 109
탄화규소섬유 3440 3.16 1088 110 [25]
미랄론 카본 나노튜브 실 C계 1375 0.7–0.9 1100 112 [26]
유리 섬유 3400 2.60 1307 133 [27]
현무암 섬유 4840 2.70 1790 183 [28]
1μm 철제 수염 14000 7.87 1800 183 [22]
벡트란 2900 1.40 2071 211 [27]
탄소섬유(AS4) 4300 1.75 2457 250 [27]
케블라 3620 1.44 2514 256 [29]
다이나마(UHMWPE) 3600 0.97 3711 378 [30]
자일론 5800 1.54 3766 384 [31]
탄소섬유(Toray T1100G) 7000 1.79 3911 399 [32]
카본나노튜브(아래 주 참조) 62000 0.037–1.34 46268 – 없음 4716 – 없음 [33][34]
거대 탄소 튜브 6900 0.116 59483 6066 [35]
그래핀 130500 2.090 62453 6366 [36]
기본 한계 9×1013 9.2×1012 [37]

이 표의 데이터는 베스트 케이스에서 얻은 것으로 대략적인 수치를 나타내기 위해 작성되었습니다.

주의: 다벽 카본 나노튜브는 지금까지 측정된 재료 중 가장 높은 인장 강도를 가지고 있으며, 연구소에서 인장 강도 63GPa로 여전히 이론 한계인 300GPa를 [33]훨씬 밑돌고 있습니다.(2000년에) 인장 강도가 발표된 최초의 나노튜브 로프(20mm 길이)의 강도는 3.6 GPa로, 여전히 이론적 [38]한계를 훨씬 밑돌았다.밀도는 제조 방법에 따라 다르며, 최저값은 0.037 또는 0.55(고체)[34]입니다.

'유리'와 우주 테더

국제우주엘리베이터컨소시엄은 특정 강도를 나타내는 SI 단위의 이름으로 "유리"를 사용한다.특정 강도는 우주 엘리베이터 케이블 재료의 설명에서 기본적으로 중요합니다.1개의 유리는 장력을 받는 물질의 밀도 단위당 항복 응력(또는 파괴 응력)에 대한 SI 단위로 간주됩니다.1개의 유리는 1Pa3/m/kg 또는 1N/m/kg입니다.이것은 장력 [39][40]하에서의 케이블의 선형 밀도당 파괴력/항복력입니다.지구 우주 엘리베이터가 작동하려면 30~80메가미터의 테더가 필요합니다.유리(파단 [41]길이 3100–8200km에 해당).

비강도에 대한 기본 한계

null 에너지 조건은 모든 [37]물질의 특정 강도에 근본적인 한계를 둡니다.특정 강도는 c ~9×1013 kNµm/kg 이하이며2, 여기서 c는 빛의 속도이다.이 한계는 전기 및 자기장 라인, QCD 플럭스 튜브 및 스트링 [citation needed]이론에 의해 가정된 기본 스트링에 의해 달성됩니다.

끈기(직물 강도)

끈기는 섬유나 실의 강도를 측정하는 관례적인 척도입니다.보통 파이버의 최종(파단)힘(그램힘 단위)을 데니어(denier)로 나눈 값으로 정의됩니다.데니어는 선형 밀도의 측정값이기 때문에 끈기는 단위 면적당 힘의 측정값이 아니라 특정 [42]강도와 유사한 준차원 측정값으로 판명됩니다.1{1\displaystyle}의 불굴에:[표창 필요한]1g⋅ 9.80665 ms− 2대 1g/9000m)9.80665 m여서 − 21/9000m)9.80665 m여서 − 29000m)88259.85 m2s− 2{\displaystyle{\frac{1{\rm{\,g}}\cdot 9.80665{\rm{\,ms^{-2}}}}{1{\rm 해당합니다. {\,g}}/9000{\rmms{,{,m}={,대부분 ctex에서 나타내는 강도 보고서입니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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외부 링크

  • 특이 강성 - 특이 강도 차트, 케임브리지 대학 공학부