Уде́льная про́чность — предел прочности материала, отнесённый к его плотности. Показывает, насколько прочной будет конструкция при заданной массе.
Единица измерения — м²/с².
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.Чумак П. И., Кривокрысенко В. Ф. Расчет и проектирование сверхлегких самолетов. — М.: Патриот, 1991. — 238 с. — C. 87. — ISBN 5-7030-0224-9.
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 Источник 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 52nd Hatfield Memorial Lecture: «Large Chunks of Very Strong Steel» by H. K. D. H. Bhadeshia 2005 Углепластик 1240 1,58 785 80,0 McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology, 8th Edition, 1997, vol. 1, p. 375 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 Properties Of Basalt Fiber Железный вискер перетином 1 мкм 14 000 7,87 1800 183 Вектран 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
Категория:Сопротивление материалов