ความแข็งแรงดึงสูงสุด (เรียกอีกอย่างว่าUTS , ความแข็งแรงดึง , TS , ความแข็งแรงสูงสุดหรือในสัญลักษณ์) ^{[ 1 ]} คือ ความเค้นสูงสุดที่วัสดุสามารถทนได้ในขณะที่ถูกยืดหรือดึงก่อนที่จะแตก ใน วัสดุ ที่เปราะความแข็งแรงดึงสูงสุดจะใกล้เคียงกับจุดครากในขณะที่ใน วัสดุ ที่ยืดหยุ่นความแข็งแรงดึงสูงสุดอาจสูงกว่า ${\displaystyle F_{\text{tu}}}$

โดยทั่วไปแล้ว ค่าความแข็งแรงดึงสูงสุดจะหาได้จากการทดสอบแรงดึงและบันทึกค่าความเค้นทางวิศวกรรมเทียบกับความเครียดจุดสูงสุดของกราฟความเค้น-ความเครียดคือค่าความแข็งแรงดึงสูงสุดและมีหน่วยเป็นความเค้น ส่วนจุดที่เทียบเท่ากันในกรณีของการอัด แทนที่จะเป็นการดึง จะเรียกว่าความแข็งแรง อัด

ความแข็งแรง ดึงแทบไม่มีความสำคัญในการออกแบบ ชิ้นส่วน ที่อ่อนตัวแต่มีความสำคัญสำหรับชิ้นส่วนที่เปราะ มีการรวบรวมค่าความแข็งแรงดึงไว้ในตารางสำหรับวัสดุทั่วไป เช่นโลหะผสมวัสดุผสมเซรามิกพลาสติก และไม้

ความแข็งแรงดึงสูงสุดของวัสดุเป็นสมบัติแบบเข้มข้นดังนั้นค่าของมันจึงไม่ขึ้นอยู่กับขนาดของชิ้นงานทดสอบ อย่างไรก็ตาม สำหรับวัสดุบางชนิด ค่าดังกล่าวอาจขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่นๆ เช่น การเตรียมชิ้นงาน การมีหรือไม่มีข้อบกพร่องบนพื้นผิว และอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมและวัสดุในการทดสอบ

วัสดุบางชนิดแตกหักอย่างรวดเร็วมาก โดยไม่มีการเสียรูปพลาสติกซึ่งเรียกว่าการแตกหักแบบเปราะ ส่วนวัสดุอื่นๆ ที่มีความยืดหยุ่นมากกว่า เช่น โลหะส่วนใหญ่ จะเกิดการเสียรูปพลาสติกและอาจเกิดการคอดตัวก่อนที่จะแตกหัก

ความแข็งแรงดึง (Tensile strength) หมายถึง ความเค้นที่วัดได้ในรูปของแรงต่อหน่วยพื้นที่ ในระบบหน่วยสากล (SI) หน่วยที่ใช้คือปาสคาล (Pa) ซึ่งเท่ากับ 1 นิวตันต่อตารางเมตร (N/m²) ^หรือสำหรับความแข็งแรงดึง มักใช้หน่วยทวีคูณของปาสคาล เช่น เมกะปาสคาล (MPa) หรือกิกะปาสคาล (GPa) สำหรับวัสดุที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน (หรือชิ้นส่วนประกอบ) อาจรายงานค่าเป็นแรง หรือแรงต่อหน่วยความกว้างก็ได้หน่วยที่ใช้กันทั่วไปในสหรัฐอเมริกาคือปอนด์ต่อตารางนิ้ว (lb/in² ^หรือ psi) กิโลปอนด์ต่อตารางนิ้ว (ksi หรือบางครั้ง kpsi) เท่ากับ 1000 psi และเป็นหน่วยที่ใช้กันทั่วไปในสหรัฐอเมริกาเมื่อวัดความแข็งแรงดึง

วัสดุหลายชนิดแสดงพฤติกรรมยืดหยุ่น เชิงเส้นได้ โดยกำหนดจากความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างความเค้นและความเครียดดังแสดงในรูปที่ 1 จนถึงจุดที่ 3 พฤติกรรมยืดหยุ่นของวัสดุมักจะขยายไปถึงบริเวณที่ไม่เป็นเชิงเส้น ซึ่งแสดงในรูปที่ 1 โดยจุดที่ 2 (" ความแข็งแรงคราก ") ซึ่งการเสียรูปจะสามารถคืนตัวได้อย่างสมบูรณ์เมื่อเอาแรงออก กล่าวคือ ชิ้นงานที่รับแรง ดึงแบบยืดหยุ่น จะยืดออก แต่จะกลับคืนสู่รูปทรงและขนาดเดิมเมื่อเอาแรงออก นอกเหนือจากบริเวณยืดหยุ่นนี้ สำหรับ วัสดุ ที่อ่อนตัวได้เช่น เหล็ก การเสียรูปจะเป็นแบบพลาสติกชิ้นงานที่เสียรูปพลาสติกจะไม่กลับคืนสู่ขนาดและรูปทรงเดิมอย่างสมบูรณ์เมื่อเอาแรงออก สำหรับการใช้งานหลายอย่าง การเสียรูปพลาสติกเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้ และถูกใช้เป็นข้อจำกัดในการออกแบบ

หลังจากจุดคราก โลหะที่อ่อนตัวจะผ่านช่วงการแข็งตัวของความเครียด ซึ่งความเค้นจะเพิ่มขึ้นอีกครั้งเมื่อความเครียดเพิ่มขึ้น และจะเริ่มเกิดการคอดเนื่องจากพื้นที่หน้าตัดของชิ้นงานลดลงเนื่องจากการไหลแบบพลาสติก ในวัสดุที่อ่อนตัวเพียงพอ เมื่อการคอดเกิดขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ จะทำให้เส้นโค้งความเค้น-ความเครียดทางวิศวกรรม (เส้นโค้ง A ในรูปที่ 2) กลับทิศทาง เนื่องจากความเค้นทางวิศวกรรมคำนวณโดยสมมติว่าพื้นที่หน้าตัดเดิมก่อนเกิดการคอด จุดกลับทิศทางคือความเค้นสูงสุดบนเส้นโค้งความเค้น-ความเครียดทางวิศวกรรม และพิกัดความเค้นทางวิศวกรรมของจุดนี้คือความแข็งแรงดึงสูงสุด ซึ่งกำหนดโดยจุดที่ 1

ความแข็งแรงดึงสูงสุดไม่ได้ถูกนำมาใช้ในการออกแบบชิ้นส่วนคงที่ที่มีความยืดหยุ่นเนื่องจากแนวทางการออกแบบกำหนดให้ใช้ความเค้นครากอย่างไรก็ตาม มันถูกใช้เพื่อการควบคุมคุณภาพ เนื่องจากทดสอบได้ง่าย นอกจากนี้ยังใช้เพื่อกำหนดประเภทวัสดุโดยประมาณสำหรับตัวอย่างที่ไม่ทราบ^{[ 2 ]}

ความแข็งแรงดึงสูงสุดเป็นพารามิเตอร์ทางวิศวกรรมทั่วไปในการออกแบบชิ้นส่วนที่ทำจากวัสดุเปราะ เนื่องจากวัสดุดังกล่าวไม่มีจุดคราก^{[ 2 ]}

ตัวอย่างทดสอบแรงดึงของอะลูมิเนียมหลังการแตกหัก

ลักษณะความเสียหายแบบ "ถ้วย-กรวย" คือด้าน "ถ้วย"

บางส่วนมีรูปทรงคล้าย "ถ้วย" และบางส่วนมีรูปทรงคล้าย "กรวย"

โดยทั่วไป การทดสอบจะเกี่ยวข้องกับการนำตัวอย่างขนาดเล็กที่มีพื้นที่หน้าตัดคงที่มา แล้วดึงด้วยเครื่องวัดแรงดึงที่อัตราความเครียดคงที่ (การเปลี่ยนแปลงความยาวเกจหารด้วยความยาวเกจเริ่มต้น) จนกระทั่งตัวอย่างแตก ในโลหะและโดยเฉพาะอย่างยิ่งในพอลิเมอร์ ความแข็งแรงสูงสุดอาจขึ้นอยู่กับอัตราความเครียดที่เลือกสำหรับการทดสอบอย่างมีนัยสำคัญ^{[ 3 ]}

เมื่อทดสอบโลหะบางชนิดความแข็งจากการกด จะมีความสัมพันธ์เชิงเส้นกับความแข็งแรงดึง ความสัมพันธ์ที่สำคัญนี้ช่วยให้การทดสอบแบบไม่ทำลายที่สำคัญทางเศรษฐกิจสำหรับการส่งมอบโลหะจำนวนมากด้วยอุปกรณ์ที่มีน้ำหนักเบา หรือแม้แต่พกพาได้ เช่น เครื่องทดสอบความแข็ง Rockwellแบบพกพา^{[ 4 ]}ความสัมพันธ์เชิงปฏิบัตินี้ช่วยให้การประกันคุณภาพในอุตสาหกรรมงานโลหะขยายออกไปไกลกว่าห้องปฏิบัติการและเครื่อง ทดสอบอเนกประสงค์

^aค่าหลายอย่างขึ้นอยู่กับกระบวนการผลิต ความบริสุทธิ์ หรือส่วนประกอบ

^bท่อนาโนคาร์บอนแบบหลายผนังมีความแข็งแรงดึงสูงสุดในบรรดาวัสดุที่วัดได้ทั้งหมด โดยมีค่าการวัด 63 GPa ซึ่งยังคงต่ำกว่าค่าทางทฤษฎี 100 GPa มาก ^{[ 41 ]}เชือกนาโนทิวบ์ชุดแรก (ยาว 20 มม.) ที่มีการตีพิมพ์ค่าความแข็งแรงดึง (ในปี 2000) มีความแข็งแรง 3.6 GPa ^{[ 42 ]}ความหนาแน่นขึ้นอยู่กับวิธีการผลิต และค่าต่ำสุดคือ 0.037 หรือ 0.55 (ของแข็ง) ^{[ 43 ]}

ความแข็งแรงของใยแมงมุม นั้นแปรผันได้มาก ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย รวมถึงชนิดของใย (แมงมุมแต่ละตัวสามารถผลิตใยได้หลายชนิดเพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ) สายพันธุ์ อายุของใย อุณหภูมิ ความชื้น ความเร็วในการใช้แรงกดระหว่างการทดสอบ ความยาวที่ใช้แรงกด และวิธีการรวบรวมใย (การปั่นใยแบบบังคับหรือการปั่นแบบธรรมชาติ) ^{[ 44 ]}ค่าที่แสดงในตาราง 1,000 MPa เป็นค่าที่แสดงถึงผลลัพธ์โดยประมาณจากการศึกษาไม่กี่ครั้งที่เกี่ยวข้องกับแมงมุมหลายสายพันธุ์ที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์เฉพาะนั้นแตกต่างกันอย่างมาก ^{[ 45 ]}

ความแข็งแรงของเส้นผมมนุษย์แตกต่างกันไปตามพันธุกรรมปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม และการทำทรีตเมนต์ทางเคมี

• ความแข็งแรงดัดงอ
• ความแข็งแรงของวัสดุ
• โครงสร้างแรงดึง
• ความทนทาน
• ความสมบูรณ์ของโครงสร้างและความล้มเหลว
• แรงตึง (ฟิสิกส์)
• โมดูลัสของยัง

• ขีดจำกัดน้ำหนัก (ทางฟิสิกส์)คือ น้ำหนักสูงสุดที่โครงสร้างนั้นคาดว่าจะรับได้อย่างปลอดภัยในระหว่างการใช้งาน
  • ภาระการทำงานที่ปลอดภัยหรือ ขีดจำกัดภาระการทำงาน คือ ภาระสูงสุดที่กำหนดไว้ระหว่างการทำงานปกติ เพื่อป้องกันความเสียหาย
• น้ำหนักบรรทุกสูงสุดคือตัวเลขที่ใช้ในการคำนวณ ซึ่งหวังว่าจะไม่เกิดขึ้นจริงเลย
  • แรงรับน้ำหนักขั้นต่ำที่วัตถุสามารถรับได้ก่อนที่จะแตกหัก

• จิอันโคลี, ดักลาส, ฟิสิกส์สำหรับนักวิทยาศาสตร์และวิศวกร ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 3 (2000). อัปเปอร์ แซดเดิล ริเวอร์: เพรนทิส ฮอลล์.
• Köhler T, Vollrath F (1995). "กลไกทางชีวภาพของเส้นใยในแมงมุมใยกลมสองชนิดAraneus diadematus (Araneae, Araneidae) และUloboris walckenaerius (Araneae, Uloboridae)". Journal of Experimental Zoology . 271 (1): 1– 17. Bibcode : 1995JEZ...271....1K . doi : 10.1002/jez.1402710102 .
• ที. ฟอลเลตต์, ชีวิตที่ปราศจากโลหะ
• Min-Feng Y, Lourie O, Dyer MJ, Moloni K, Kelly TF, Ruoff RS (2000). "ความแข็งแรงและกลไกการแตกหักของท่อนาโนคาร์บอนหลายผนังภายใต้แรงดึง" (PDF) . Science . 287 (5453): 637– 640. Bibcode : 2000Sci...287..637Y . doi : 10.1126/science.287.5453.637 . PMID  10649994 . S2CID  10758240 . เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อวันที่ 4 มีนาคม 2011
• George E. Dieter, โลหะวิทยาเชิงกล (1988). McGraw-Hill, สหราชอาณาจักร