比強度
編輯比強度是材料(或肌肉)的強度(失效時每單位面積的力)除以其密度。 它也被稱為強度重量比或強度/重量比或強度質量比。 在纖維或紡織品應用中,韌性是比強度的常用量度。 比強度的 SI 單位是 Pa·m3/kg,或 N·m/kg,在量綱上等同于 m2/s2,但很少使用后一種形式。 比強與比能的單位相同,與物體在不因離心力而飛散的情況下所能具有的xxx旋轉比能有關。
描述比強度的另一種方法是斷裂長度,也稱為自支撐長度:材料垂直柱(假設橫截面固定)的xxx長度,僅在頂部支撐時可以懸掛其自身重量。 對于此測量,重量的定義是地球表面的重力(標準重力,9.80665 m/s2)作用于材料的整個長度,不隨高度減小。 這種用法在某些特種纖維或紡織品應用中更為常見。
具有最高比強度的材料通常是碳纖維、玻璃纖維和各種聚合物等纖維,這些材料經常用于制造復合材料(例如碳纖維-環氧樹脂)。 這些材料以及鈦、鋁、鎂和高強度鋼合金等其他材料廣泛用于航空航天和其他應用,在這些應用中,減輕重量值得付出更高的材料成本。
請注意,強度和剛度是不同的。 兩者對于高效和安全結構的設計都很重要。
例子
編輯注意:多壁碳納米管具有迄今為止測得的所有材料中最高的抗拉強度,實驗室生產的抗拉強度為 63 GPa,仍遠低于其 300 GPa 的理論極限。 xxx根納米管繩索(20 毫米長)的抗拉強度(2000 年)已公布,其強度為 3.6 GPa,仍遠低于其理論極限。 密度因制造方法不同而不同,最低值為0.037或0.55(實心)。
“尤里”和太空系繩
編輯國際太空電梯聯盟使用 Yuri 作為描述特定強度的 SI 單位的名稱。 比強在空間電梯電纜材料的描述中具有根本的重要性。 一個 Yuri 被認為是材料在張力下每單位密度的屈服應力(或斷裂應力)的 SI 單位。 一個 Yuri 等于 1 Pa·m3/kg 或 1 N·m/kg,這是電纜在張力下每線性密度的斷裂/屈服力。 一個功能性的地球太空電梯需要 30-80 兆尤里的系繩(相當于 3100-8200 公里的斷裂長度)。
比強度的基本極限
編輯零能量條件對任何材料的比強度設置了一個基本限制。 比強度限制為不大于 c2 ~ 9×1013 kN?m/kg,其中 c 為光速。 這個極限是通過電場線和磁場線、QCD 通量管以及弦理論假設的基本弦來實現的。
韌性(紡織強度)
編輯韌度是纖維或紗線強度的慣用量度。 它通常被定義為纖維的極限(斷裂)力(以克力為單位)除以旦尼爾。因為旦尼爾是線性密度的量度,所以韌性不是單位面積力的量度 ,而是類似于比強度的準無量綱度量。
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