Özgül dayanım

Özgül dayanım, yoğunluğa göre bölünmüş bir malzemenin gücü anlamına gelir (arızada birim alan başına kuvvet). Aynı zamanda direnç-ağırlık oranı veya mukavemet/ağırlık oranı veya dayanım-kütle oranı olarak da bilinir. Elyaf veya dokuma uygulamalarında, dayanıklılık, belirli bir gücün olağan ölçüsüdür. Özgül dayanım için SI birimi Pa m3/kg veya Nm/kg'dır, bu boyutsal olarak m2/s2'ye eşdeğerdir, ancak ikinci biçim nadiren kullanılır. Özgül dayanım, özgül enerji (spesifik enerji) ile aynı birime sahiptir ve bir nesnenin merkezkaç kuvveti nedeniyle ayrılmadan sahip olabileceği en yüksek dönme enerjisi ile ilgilidir. Belirli gücü tanımlamanın bir başka yolu, kendi kendine destek uzunluğu olarak da bilinen kırılım uzunluğudur: malzemenin dikey bir sütununun en yüksek uzunluğu (sabit bir enine kesit varsayılarak), yalnızca üstte desteklendiğinde kendi ağırlığını askıya alabilir. Bu ölçüm için, ağırlık tanımı, malzemenin tüm uzunluğuna uygulanan, yükseklikle azalmayan, dünya yüzeyindeki yerçekimi kuvvetidir (standart yerçekimi, 9.80665 m/s2). Bu kullanım, belirli özel elyaf veya tekstil uygulamalarında daha yaygındır. En yüksek özgül dayanımlara sahip malzemeler tipik olarak karbon fiber, cam elyafı ve çeşitli polimerler gibi elyaflardır ve bunlar sıklıkla kompozit malzemeler (örneğin karbon fiber-epoksi) üretmek için kullanılır. Bu malzemeler ve titanyum, alüminyum, magnezyum ve yüksek dayanımlı çelik alaşımları gibi diğerleri, ağırlık kazanımının daha yüksek malzeme maliyetine bedel olduğu havacılık ve diğer uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Dayanım ve sertlik kavramlarının farklı olduğunu unutmayın. Her ikisi de verimli ve güvenli yapıların tasarımında önemlidir. == Örnekler == Çeşitli malzemelerin özgül gerilme dayanımı Malzeme Gerilme direnci (MPa) Yoğunluk (g/cm³) Özgül dayanım (kN·m/kg) Kırılma uzunluğu (km) Kaynak Beton 2–5 2.30 5.22 0.44 Kauçuk 15 0.92 16.3 1.66 Bakır 220 8.92 24.7 2.51 Polipropilen / PP 25–40 0.90 28–44 2.8–4.5 (Poli) Akrilonitril bütadien stiren / ABS 41–45 1.05 39–43 Polietilen tereftalat / Polyester / PET 80 1.3–1.4 57–62 Piyano teli / ASTM 228 Çeliği 1590-3340 7.8 204-428 Polilaktik asit / Polilaktid/ PLA 53 1.24 43 Düşük karbonlu çelik (AISI 1010) 365 7.87 46.4 4.73 Paslanmaz çelik (304) 505 8.00 63.1 6.4 Pirinç 580 8.55 67.8 6.91 Naylon 78 1.13 69.0 7.04 Titanyum 344 4.51 76 7.75 CrMo Çelik (4130) 560–670 7.85 71–85 7.27–8.70 Alüminyum alaşım (6061-T6) 310 2.70 115 11.70 Meşe 90 0.78–0.69 115–130 12–13 Inconel (X-750) 1250 8.28 151 15.4 Magnezyum alaşımı 275 1.74 158 16.1 Alüminyum alaşımı (7075-T6) 572 2.81 204 20.8 Titanyum alaşımı (Beta C) 1250 4.81 260 26.5 Beynit 2500 7.87 321 32.4 Balza 73 0.14 521 53.2 Karbon-epoksi kompozit 1240 1.58 785 80.0 McGRAW-HILL ENCYCLOPEDIA OF Science & Technology, 8th Edition, (c)1997, vol. 1 p 375 Örümcek ağı 1400 1.31 1069 109 Silisyum karbür lifi 3440 3.16 1088 110 Cam elyafı 3400 2.60 1307 133 Bazalt lifi 4840 2.70 1790 183 1 μm demir whiskers 14000 7.87 1800 183 Vectran 2900 1.40 2071 211 Karbon fiber (AS4) 4300 1.75 2457 250 Kevlar 3620 1.44 2514 256 Dyneema (UHMWPE) 3600 0.97 3711 378 Zylon 5800 1.54 3766 384 Karbon fiber (Toray T1100G) 7000 1.79 3911 399 Karbon nanotüp (aşağıdaki nota bakınız) 62000 0.037–1.34 46268–N/A 4716–N/A Miralon karbon nanotüp ipliği C serisi 1375 0.7–0.9 1100 112 Devasa karbon tüpü 6900 0.116 59483 6066 Grafen 130500 2.090 62453 6366 Temel sınırı Bu tablonun verileri en iyi durumlardan alınmıştır ve kabaca bir rakam vermek için oluşturulmuştur. *Not: Çok duvarlı karbon nanotüpler henüz ölçülmüş olan herhangi bir malzemenin en yüksek çekme dayanımına sahiptir, laboratuvarlar bunları 63 GPa'lık bir çekme dayanımında üretmektedir, 300 GPa teorik sınırlarının oldukça altındadır. Yayınlanan çekme dayanımında ilk nanotüp ip (20 mm uzunluğunda) sonuçları (2000 yılında) yine teorik sınırlarının oldukça altında, 3.6 GPa'lık bir güce sahipti. Yoğunluk, üretim yöntemine bağlı olarak farklıdır ve en düşük değer 0.037 veya 0.55 (katı)'dir. == 'Yuri' ve uzay halatları == Uluslararası Uzay Asansörü Konsorsiyumu, belirli bir gücü tanımlayan SI birimleri için bir ad olarak "Yuri"'yi önerdi. Uzay asansörü kablo malzemelerinin tanımında özgül dayanım temel öneme sahiptir. Bir Yuri, gerilim altındaki bir malzemenin yoğunluk birimi başına verim gerilmesi (veya kırılma gerilmesi) için SI birimi olarak tasarlanmıştır. Yani, bir Yuri'nin birimleri Pa m3/kg'dır. Bu birim, gerilim altındaki halatın doğrusal yoğunluğu başına kırılma/çekme kuvveti olan bir N m / kg'a eşittir. İşlevsel bir Dünya uzay asansörü 30-80 MegaYuri'lik (3100–8200 km kesme uzunluğuna karşılık gelen) bir bağ gerektirecektir. == Belirli bir dayanımda temel sınır == Boş enerji koşulu, herhangi bir malzemenin özgül dayanımına temel bir sınır koyar. Özgül dayanım c2 ~ kN · m/kg'dan daha büyük olmayacak şekilde sınırlanmıştır, burada c ışık hızıdır. Bu sınır, elektrik ve manyetik alan çizgileri, QCD akı tüpleri ve sicim teorisi tarafından varsayılan temel dizgilerle elde edilir. == Dayanıklılık (dokuma gücü) == Dayanıklılık, bir elyafın veya ipliğin dayanımının alışılmış ölçüsüdür. Genellikle, deniye tarafından bölünen lifin (gram-kuvvet birimlerinde) nihai (kopma) kuvveti olarak tanımlanır. Deniye, doğrusal yoğunluğun bir ölçüsü olduğundan, dayanıklılık birim alan başına bir kuvvet ölçüsü değil, özgül dayanıma benzer bir yarı boyutsuz ölçü birimi olarak kullanılır. 1 değerinde bir dayanıklılık: \frac{1 {\rm \, g} \cdot 9.80665 {\rm \, m s^{-2}}}{1 {\rm \, g}/9000 {\rm \, m}}=\frac{9.80665 {\rm \, m s^{-2}}}{1/9000 {\rm \, m}}=9.80665 {\rm \, m s^{-2}} \, 9000 {\rm \, m} = 88259.85 {\rm \, m^2 s^{-2}} == Ayrıca bakınız == * Uzay asansörü == Kaynakça == == Dış bağlantılar == * Özgül sertlik - Özgül dayanım çizelgesi, Cambridge Üniversitesi, Mühendislik Bölümü Kategori:Mühendislik oranları Kategori:Malzeme bilimi Kategori:Katı hâl mekaniği