为什么东西容易发霉,碳纤维比钢铁硬为何这么容易碎
admin
2023-06-21 22:08:05

首先得明确下“硬”的概念。学术上,或者说科学上的“硬”,与我们日常生活中的“硬”表达的意思完全不一样。下面,我来详细讨论下。

1、“硬”的定义

日常生活中,我们觉得钢铁比棉花硬,也比木头硬。我们有这样的感觉,是基于我们对这三种材料施加力后,从材料的变形特征,总结出来的。因此,日常生活中所说的“硬”,其实指的是材料的刚度,即抗变形的能力,力学上用弹性模量来衡量。

为什么东西容易发霉,碳纤维比钢铁硬为何这么容易碎图1

实际上,在材料科学上,“硬”有它自己的定义,通常用硬度来表示,指的是材料局部抵抗硬物侵入表面的能力。硬度的测量根据不同的方式,有好几种:洛氏硬度、维氏硬度、布氏硬度、努氏硬度等。下图为洛氏硬度原理图,施加指定大小的力,在不同的材料上就会出现不同的刻痕,根据刻痕的大小,来确定硬度的值。

为什么东西容易发霉,碳纤维比钢铁硬为何这么容易碎图2

由此可见,材料学上的硬度,针对的是材料表面的一种性能。而日常生活中的硬度,针对的是材料整体的力学性能。

2、硬而脆的现象

根据材料学上的硬度定义,指的是抵抗外物局部侵入的能力。外物的侵入,首先是从变形开始,然后挤压破坏。在开始阶段要首先发生变形,这与日常生活中的硬度(力学上的刚度)有所联系。所以,通常来讲,刚度大的物体,其表面硬度也大。

为什么东西容易发霉,碳纤维比钢铁硬为何这么容易碎图3

为了说明脆的问题,我们先要了解下材料的应力应变曲线,如上图。脆指的是材料发生断裂破坏,这与应力应变曲线围成的面积有关。这个面积力学上称之为应变能密度,就是单位体积内,材料发生断裂的能量。所以,“脆”与这个应变能密度息息相关。

为什么东西容易发霉,碳纤维比钢铁硬为何这么容易碎图4

假如存在两种材料,应力应变曲线如上图。其中围成面积大的(红色曲线),必然不那么脆,因为想要发生断裂,需要的能量更多。而另一根黄色曲线,围成的面积相对就小很多,也就意味着黄色曲线代表的材料更加容易破坏。

对比这两根曲线,我们发现一个很奇妙的现象:黄色围成面积小,即易破坏,但是弹性模量大,即刚度大。红色围成面积大,即不易破坏,但是弹性模量小,即刚度小。大多数材料都是如此。

3、硬而脆的解释

绝大多数材料都是硬而脆,这是一种宏观现象,尽管我们可以用力学的方法,找到相关的力学参数的不同。但是,仍然缺乏一种更加本质的解释。

我们都知道,材料的力学特性随温度发生变化。高温状态下,偏韧性。低温状态下,偏脆性。在应力应变曲线上,就如图上图的红色和黄色曲线。即低温时,弹性模量大,刚度大,但是面积小易碎。高温时,弹性模量小,刚度小,但是面积大,不易碎。

我们虽然无法定量的解释这种情况,但是从高低温的应力应变曲线,可以对这种硬而脆给出一个定性的解释。即:硬的物体由于刚度大,难以发生变形,但是其变形响应时间缺较短,从晶体结构层面,晶界会发生振荡,造成材料更加容易被破坏。而硬度小的物体,由于刚度小,变形很容易发生,但是变形响应时间慢,晶界的振荡有足够的时间来协调,从而不易发生破坏。

为什么东西容易发霉,碳纤维比钢铁硬为何这么容易碎图5

举一个通俗的例子,一根尺子一端固定,弹另一端,尺寸发生振动。如果尺子刚度大,振动就会很激烈。如果尺子软绵绵的刚度小,振动就不那么激烈。

4、总结

  • 通常我们所说的“硬”,其实指的是材料的抗变形能力,即力学上的刚度。

  • 材料科学上的硬度与刚度通常情况下也成正比。

  • 发生“易而脆”现象,主要取决于材料的变形响应时间,而变形响应时间与刚度密不可分。

其实蕴藏着很多含义,比如做人做事,处理人际关系都要有韧性,你若一味地硬下去,掉在地上,便碎了。

婆媳关系不好,你能站队吗!不能。她们两个都是你最亲的人。你褊袒那一方都不好。

褊袒老婆吧,那边是母亲大人,不孝算是说轻了,还坐实了忤逆的罪名。那还怎么走出去见人。

褊袒老妈!更不行,这边是日夜相守,同床共枕,耳鬓斯磨的老婆大人,说不定那一天把你给削了。

所以你既不能站队,不能硬性地处理这个事。你要在人后做她们的思想工作,也就是说,你不能当面处理这个事,因为当面处理不下来。

而是等暗地里去安抚她们,对她们晓之以理,动之以情,说不是一家人不进一家门,是一家人就要以和为贵,家和万事兴嘛……

有些硬的,你看它是什么东西,如果韧性十足,你摔两下也没事。


为什么东西容易发霉,碳纤维比钢铁硬为何这么容易碎图6

相关内容

热门资讯

应用未安装解决办法 平板应用未... ---IT小技术,每天Get一个小技能!一、前言描述苹果IPad2居然不能安装怎么办?与此IPad不...
阿西吧是什么意思 阿西吧相当于... 即使你没有受到过任何外语培训,你也懂四国语言。汉语:你好英语:Shit韩语:阿西吧(아,씨발! )日...
脚上的穴位图 脚面经络图对应的... 人体穴位作用图解大全更清晰直观的标注了各个人体穴位的作用,包括头部穴位图、胸部穴位图、背部穴位图、胳...
长白山自助游攻略 吉林长白山游... 昨天介绍了西坡的景点详细请看链接:一个人的旅行,据说能看到长白山天池全凭运气,您的运气如何?今日介绍...
猫咪吃了塑料袋怎么办 猫咪误食... 你知道吗?塑料袋放久了会长猫哦!要说猫咪对塑料袋的喜爱程度完完全全可以媲美纸箱家里只要一有塑料袋的响...