गुणधर्म चार्ट

इंजीनियर एक साथ सैकड़ों सामग्रियों की तुलना गुणधर्म चार्ट से करते हैं, जिसे अक्सर इंजीनियर माइकल ऐशबी के नाम पर ऐशबी चार्ट कहा जाता है। उन्होंने इस विचार को विकसित किया था। मानचित्र पर हर सामग्री एक धब्बे की तरह दिखाई देती है। एक सामान्य चार्ट में क्षैतिज अक्ष पर घनत्व और ऊर्ध्वाधर अक्ष पर यंग का मापांक (कठोरता, जिसे World 2 में बताया गया है) होता है।

दोनों अक्ष लघुगणकीय होते हैं। लघुगणकीय अक्ष पर हर समान चरण का मतलब “10 गुना” होता है, “10 जोड़ना” नहीं। फोम (बहुत हल्का और बहुत लचीला) और इस्पात (भारी और कठोर) को एक ही पृष्ठ पर दिखाने का यही एक तरीका है, क्योंकि उनके मानों में हजारों गुना अंतर होता है।

देखो कि चीज़ें कहाँ आती हैं। एक ही परिवार की सामग्रियाँ एक साथ समूह बनाती हैं: पॉलिमर कम कठोरता वाले हिस्से में होते हैं, धातुएँ भारी और कठोर समूह में होती हैं, सिरेमिक और काँच कठोर होते हैं, जबकि लकड़ी और फोम हल्के होते हैं। सामान्य अनुमानित सीमाएँ:

• फोम: घनत्व लगभग 10 से 100 kg/m³, कठोरता 1 GPa से काफी कम।
• लकड़ी (तंतुओं की दिशा में): लगभग 300 से 1,000 kg/m³, लगभग 5 से 20 GPa।
• ऐलुमिनियम मिश्रधातुएँ: लगभग 2,700 kg/m³, लगभग 70 GPa।
• इस्पात: लगभग 7,800 kg/m³, लगभग 200 GPa।
• कार्बन-फाइबर कंपोज़िट (तंतुओं की दिशा में): लगभग 1,500 से 1,600 kg/m³, लगभग 100 से 200 GPa।

ऊपरी-बायाँ कोना (हल्का और कठोर) सबसे अधिक वांछित होता है, और वहीं कार्बन फाइबर और लकड़ी होती हैं।

चार्ट में डिज़ाइन के लिए दिशा-निर्देश रेखाएँ भी होती हैं। मान लो तुम्हें एक हल्की, कठोर धरन चाहिए, जो अपने भार के लिए जितना संभव हो उतना कम मुड़े। सिद्धांत के अनुसार सबसे अच्छी सामग्रियाँ वे हैं जिनमें E^½ ÷ ρ का मान सबसे बड़ा हो (मापांक के वर्गमूल को घनत्व से भाग देने पर मिलने वाला मान)। लॉग-लॉग चार्ट पर यह ढाल 2 वाली एक सरल रेखा होती है, इसलिए तुम मानचित्र पर एक रेखा खिसकाकर देख सकते हो कि कौन-सी सामग्रियाँ उसके ऊपर आती हैं।

GPa^½ प्रति (Mg/m³) की इकाइयों में सामान्य मानों का उदाहरण: इस्पात 14 ÷ 7.85 लगभग 1.8; ऐलुमिनियम 8.3 ÷ 2.7 लगभग 3.1; तंतु की दिशा में ओक 3.5 ÷ 0.7 लगभग 5; कार्बन फाइबर कंपोज़िट 11.8 ÷ 1.55 लगभग 7.6। समान कठोरता वाली धरन के लिए कार्बन फाइबर और लकड़ी, ऐलुमिनियम से हल्के होते हैं, और ऐलुमिनियम इस्पात से हल्का होता है।