比强度

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比强度是材料(或肌肉)的强度(失效时每单位面积的力)除以其密度。它也被称为强度重量比或强度/重量比或强度质量比。在纤维或纺织品应用中,韧性是比强度的常用量度。比强度的SI单位是Pa·m3/kg,或N·m/kg,在量纲上等同于m2/s2,但很少使用后一种形式。比强与比能的单位相同,与物体在不因离心力而飞散的情况下所能具有的最大旋转比能有关。 描述比强度的另一种方法是断裂长度,也称为自支撑长度:材料垂...

比强度

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强度材料(或肌肉)的强度(失效时每单位面积的力)除以其密度。 它也被称为强度重量比或强度/重量比或强度质量比。 在纤维纺织品应用中,韧性是比强度的常用量度。 比强度的 SI 单位是 Pa·m3/kg,或 N·m/kg,在量纲上等同于 m2/s2,但很少使用后一种形式。 比强与比能的单位相同,与物体在不因离心力而飞散的情况下所能具有的xxx旋转比能有关。

描述比强度的另一种方法是断裂长度,也称为自支撑长度:材料垂直柱(假设横截面固定)的xxx长度,仅在顶部支撑时可以悬挂其自身重量。 对于此测量,重量的定义是地球表面的重力(标准重力,9.80665 m/s2)作用于材料的整个长度,不随高度减小。 这种用法在某些特种纤维或纺织品应用中更为常见。

具有最高比强度的材料通常是碳纤维玻璃纤维和各种聚合物等纤维,这些材料经常用于制造复合材料(例如碳纤维-环氧脂)。 这些材料以及钛、铝、镁和高强度合金等其他材料广泛用于航空航天和其他应用,在这些应用中,减轻重量值得付出更高的材料成本。

请注意,强度和刚度是不同的。 两者对于高效和安全结构设计都很重要。

例子

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本表数据取自最佳案例,是为了给出一个粗略的数字而建立的。

注意:多壁碳纳米管具有迄今为止测得的所有材料中最高的抗拉强度,实验室生产的抗拉强度为 63 GPa,仍远低于其 300 GPa 的理论极限。 xxx根纳米管绳索(20 毫米长)的抗拉强度(2000 年)已公布,其强度为 3.6 GPa,仍远低于其理论极限。 密度因制造方法不同而不同,最低值为0.037或0.55(实心)。

“尤里”和太空系绳

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国际太空电梯联盟使用 Yuri 作为描述特定强度的 SI 单位的名称。 比强在空间电梯电缆材料的描述中具有根本的重要性。 一个 Yuri 被认为是材料在张力下每单位密度的屈服应力(或断裂应力)的 SI 单位。 一个 Yuri 等于 1 Pa·m3/kg 或 1 N·m/kg,这是电缆在张力下每线性密度的断裂/屈服力。 一个功能性的地球太空电梯需要 30-80 兆尤里的系绳(相当于 3100-8200 公里的断裂长度)。

比强度的基本极限

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能量条件对任何材料的比强度设置了一个基本限制。 比强度限制为不大于 c2 ~ 9×1013 kN⋅m/kg,其中 c 为光速。 这个极限是通过电场线和磁场线、QCD 通量管以及弦理论假设的基本弦来实现的。

强度重量比

韧性(纺织强度)

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韧度是纤维或纱线强度的惯用量度。 它通常被定义为纤维的极限(断裂)力(以克力为单位)除以旦尼尔。因为旦尼尔是线性密度的量度,所以韧性不是单位面积力的量度 ,而是类似于比强度的准无量纲度量。

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  1. 比强度
  2. 例子
  3. “尤里”和太空系绳
  4. 比强度的基本极限
  5. 韧性(纺织强度)

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