“三种失败构型的共同特征是什么?纤维基本沿轴向平行排列,绞合只是为了增加截面的几何稳定性。但碳纤维的脆性弱点恰好在弯折——平行排列意味着外层纤维的弯曲半径最小,最先断。”
他在自己的屏幕上调出一张gif动图—蛛丝在拉伸时的微观变形过程。
“蜘蛛用了三亿年进化出来的答案:不要对抗弯折,要利用弯折。螺旋结构在轴向拉伸时,螺旋收紧,纤维间的侧向挤压力变成了径向预紧力——压得越紧,束得越牢。弯折应力被转化成了增强结构整体刚度的有利因素。”
赵长林的两只手从讲桌边沿松开了。他在口袋里翻了翻,掏出那张皱巴巴的纸片,翻到空白面,拿铅笔画了一个粗糙的螺旋截面。
“双股螺旋?”
“不够。”陈默的键盘声响了起来。“我需要跑模型。给我十二个小时。”
苏哲看了一眼时间。下午三点十四分。
“敦煌b集群已经腾出来了。去吧。”
陈默的视频窗口黑了。最后画面是他伸手去够一袋没拆封的薯片——大概是未来十二小时的全部伙食。
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赵长林没回实验室。他在会议室的白板上画了四个小时的图。一根接一根的螺旋截面草图铺满了三块白板,地上扔了六根记号笔的空壳。
马国庆在旁边搬了把椅子坐着看。看了两个小时以后他说了句:“赵教授,吃点东西。”
赵长林没听见。或者听见了但脑子里没腾出处理这句话的带宽。
晚上八点,马国庆去食堂打了两份盒饭回来。赵长林把饭盒搁在白板下面的地台上,蹲着扒了几口,另一只手还在白板上标注应力分布箭头。
凌晨一点,苏哲的手机响了。
陈默。
“跑了一百七十六种构型。”
苏哲坐起来。
“一百四十三号是个异类。双螺旋嵌套结构——大螺旋由七股子缆组成,每股子缆内部又是十九根单丝的小螺旋。两级螺旋的旋向相反。轴向拉伸时,大螺旋产生右旋扭矩,小螺旋产生左旋扭矩,两个扭矩互相抵消——缆体不会自旋解散。同时,双螺旋的嵌套效应让纤维间的接触从线接触变成面接触,摩擦界面均匀分布。”
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陈默说这些话的语比平时快了三成,像在念实验记录。
“模拟结果:轴向拉伸强度相对于单丝理论值的衰减——。”
。
红线是。
苏哲没说话。他在等。
“我把工况跑全了。风振、温差、不均匀沉降、极端地震——一百七十种工况全过。最差工况下衰减。还是在以内。”
“把完整参数赵长林。”
“已经了。完以后给他打了个电话。他说了两个字——。然后让我把原始数据全部过来自己验算。”
“他什么时候能验完?”
“以他的度——天亮以前。”
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天亮前四十分钟,赵长林验完了。
苏哲是被林锐叫醒的。林锐也是被赵长林叫醒的。
“他说要编织试验缆。今天就做。让你批实验室的材料领用。”
苏哲签了字。翻身又睡了二十分钟。
赵长林在实验室里待了整整一天。
双螺旋嵌套构型的编织远比传统绞合复杂——十九根单丝要按照精确的角度和间距形成小螺旋,七股小螺旋再以相反旋向绞合成大螺旋。编织度极慢,每米缆体需要四十分钟。
赵长林手工编了三米。
他的手很稳。实验室里做碳纤维编织不需要蛮力,需要的是精确——每根单丝的预紧张力差异不能过,否则应力分布不均匀,局部纤维先断。赵长林用一台自制的简易张力控制架,一根一根地送丝、绞绕、固定。
三米缆。直径约三十二毫米。银白色的表面在日光灯下泛着冷调的光泽。看上去跟普通绳索没太大区别,只是更整齐、更紧凑——像一根被精心编织的金属辫子。
下午四点,上拉伸试验机。
赵长林把试验缆两端的锚固夹具上好,检查了三遍。试验机的液压系统启动后出低沉的嗡鸣。
加载。
应力-应变曲线在屏幕上一点一点地往上爬。
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