sterktegewichtsverhouding

Sterktegewicht, in het Engels vaak specific strength genoemd, is een maat voor hoe sterk een materiaal is ten opzichte van zijn massa. Het wordt gedefinieerd als de verhouding tussen de sterkte van het materiaal en de dichtheid: ST = σ / ρ, waarbij σ een sterkte-indicator is (meestal treksterkte of yiel strength) en ρ de dichtheid van het materiaal. Het resulterende eenheid is Pa·m^3/kg, wat gelijk is aan m^2/s^2, en het biedt een massa-genormaliseerde sterkte-indicator. In de praktijk wijst een hoger sterktegewicht op een sterker materiaal per kilogram, wat cruciaal is bij gewichtbesparende ontwerpen.

Materialen met een hoog sterktegewicht worden begunstigd voor toepassingen waar gewicht een beperkende factor is, zoals in de luchtvaart, automotive, windenergie en sportuitrusting. Voorbeelden zijn koolstofvezelversterkte polymeren (CFRP), bepaalde titaniumlegeringen en hoogsterke aluminiumlegeringen. Staal heeft een hoge absolute sterkte maar is zwaarder, wat meestal resulteert in een lager sterktegewicht vergeleken met veel geavanceerde metalen en composieten. Keramische materialen en enkele geavanceerde polymers kunnen ook een hoog sterktegewicht bieden, maar ze kunnen kwetsbaar zijn voor brosheid, vermoeidheid of temperatuursafhankelijkheid. Aanvoer- en fabricageeigenschappen zoals anisotropie van composieten en productiemethoden kunnen het effectieve sterktegewicht in een bepaalde richting of component sterk beïnvloeden.

Bij ontwerp wordt sterktegewicht gebruikt naast andere eigenschappen zoals stijfheid, vermoeidheidsweerstand, kosten en maakbaarheid. Het is verwant aan, maar verschillend van, specifieke stijfheid (E/ρ), wat stijfheid per massameetwaarde aangeeft. Hoewel STW een nuttige screeningsmaatstaf is, bepaalt werkelijke prestaties onder belasting en milieufactoren de keuze van materialen.