Interested Article - Удельная прочность

Уде́льная про́чность — предел прочности материала, отнесённый к его плотности . Показывает, насколько прочной будет конструкция при заданной массе.

Единица измерения — м ²/ с ².

Удельная прочность характеризует весовую выгодность данного материала в виде стержня, работающего на растяжение-сжатие, по сравнению с другими материалами при одинаковой для всех материалов прочности. При этом вес стержня будет обратно пропорционален удельной прочности материала. Последнее положение безо всяких оговорок может применяться к стержням, работающим на растяжение, простому сжатию и сдвигу. В случаях сгиба, кручения и продольного изгиба, формулы удельной прочности базируются на дополнительном условии геометрического подобия сечений стержней из сравниваемых материалов. Следовательно, при равной прочности более легким по массе будет стержень, материал которого имеет большую удельную прочность.

Удельная прочность материалов особенно важна для авиастроения, ракетостроения, космических аппаратов. Поэтому, она приводится в характеристиках при выборе материала для конструктивных элементов летательных аппаратов. Чем больше удельная прочность материала, тем меньшую массу может иметь элемент конструкции, работающий на растяжение или сжатие. При выборе материала для элемента с заранее заданной формой поперечного сечения (а иногда и определёнными размерами), работающим на изгиб, продольный изгиб или кручение, необходимо использовать математические выражения, определяющие удельную прочность при этих видах нагрузок.

Если разделить удельную прочность на ускорение свободного падения , то получится максимальная длина нити из материала постоянного сечения, которая в однородном гравитационном поле может висеть вертикально вниз, без обрыва под своим собственным весом. Для сталей эта длина составляет величину до 26 км .

Удельная прочность при растяжении конструкционных материалов

Материал	Допустимое напряжение, МПа	Плотность, г/см³	Удельная прочность, (кН·м/кг	Длина разрыва от собственного веса, км
Бетон	12	2,30	4,35	0,44
Резина	15	0,92	16,3	1,66
Медь	220	8,92	24,7	2,51
Бронза	580	8,55	67,8	6,91
Нейлон	78	1,13	69,0	7,04
Дуб	90	0,78—0,69	115—130	12—13
Полипропилен	25—40	0,90	28—44	2,8—4,5
Магний	275	1,74	158	16,1
Алюминий	600	2,80	214	21,8
Нержавеющая сталь	2000	7,86	254	25,9
Титан	1300	4,51	288	29,4
Бейнит	2500	7,87	321	32,4
Бальса	73	0,14	521	53,2
Стальная проволока Scifer	5500	7,87	706	71,2
Углепластик	1240	1,58	785	80,0
Нитка паутины	1400	1,31	1069	109
Волокно карбида кремния	3440	3,16	1088	110
Стекловолокно	3400	2,60	1307	133
Базальтовое волокно	4840	2,70	1790	183
Железный перетином 1 мкм	14 000	7,87	1800	183
	2900	1,40	2071	211
Kevlar49	3000	1,44	2083	212
Углеродное волокно (AS4)	4300	1,75	2457	250
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен высокой плотности	3600	0,97	3711	378
Полимер Zylon	5800	1,54	3766	384
Углеродные нанотрубки	62 000	0,037—1,34	более 46 268	более 4716
Колоссальные углеродные трубки	6900	0,116	59 483	6066

Примечания

Чумак П. И., Кривокрысенко В. Ф. Расчет и проектирование сверхлегких самолетов. — М.: Патриот, 1991. — 238 с. — C. 87. — ISBN 5-7030-0224-9 .
(англ.) . Дата обращения: 24 апреля 2010. 11 марта 2006 года.
. Дата обращения: 10 сентября 2019. Архивировано из 17 июля 2011 года.
. Дата обращения: 10 сентября 2019. 17 апреля 2019 года.
. Дата обращения: 10 сентября 2019. 10 октября 2018 года.
. Дата обращения: 10 сентября 2019. 7 августа 2018 года.
. Дата обращения: 10 сентября 2019. 13 марта 2019 года.
↑ . group. Дата обращения: 29 декабря 2013. 30 декабря 2013 года.
↑ 23 декабря 2012 года. by H. K. D. H. Bhadeshia 2005
. Дата обращения: 10 сентября 2019. 2 апреля 2015 года.
McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology, 8th Edition, 1997, vol. 1, p. 375
. Дата обращения: 10 сентября 2019. Архивировано из 4 апреля 2018 года.
4 января 2014 года. (англ.)
. Дата обращения: 10 сентября 2019. Архивировано из 27 мая 2013 года.
. Дата обращения: 10 сентября 2019. 28 октября 2015 года.
Toyobo Co.,Ltd. (free download PDF). Дата обращения: 29 декабря 2013. 26 апреля 2012 года.
Yu, Min-Feng; Lourie, O.; Dyer, M. J.; Moloni, K.; Kelly, T. F.; Ruoff, R. S. Strength and Breaking Mechanism of Multiwalled Carbon Nanotubes Under Tensile Load (англ.) // Science : journal. — 2000. — Vol. 287 , no. 5453 . — P. 637—640 . — doi : . — Bibcode : . — .
K.Hata. (free download PDF). Дата обращения: 10 сентября 2019. Архивировано из 15 декабря 2018 года.
Peng, H.; Chen, D.; , Huang J.Y. et al. Strong and Ductile Colossal Carbon Tubes with Walls of Rectangular Macropores (англ.) // Phys. Rev. Lett. : journal. — 2008. — Vol. 101 , no. 14 . — P. 145501 . — doi : . — Bibcode : . — .