扭力被施加在金属结构上,随之产生的剪应力形成剪应力流。在座的未必都研究力学,简单地说,巨大的力量像水一样在金属件内部流动,在脆弱和细窄的地方力量密度极高,这些原本坚不可摧的金属件在短短的几秒钟里就解体了。中庭之蛇是世界上仅有的三座等级过山车之一,为了确保游客的安全,在设计时应该使用一英寸钢材的地方都放大到五英寸,即使是一架f22战斗机正对着撞上去也未必能毁掉它的钢结构,但是这股扭力施加的太精确了,剪应力的作用被放大到极致。”让格鲁斯侃侃而谈,在终生教授里他还算个衣着体面的,黑色的马甲上挂着怀表的金链,一头花白的头发用头油打理好之后往后梳,像个走复古风的艺术家,大概在勇攀科学高峰之余也曾是个风流人物。
“就是说关键在于那个扭力只要有扭力,就会有应力,为什么说是绝不可能出现的现象”施耐德问,作为执行部的负责人,他有坐在桌边的权力。
“在阿波罗登月计划中,我们的目标是设计一架能在地球以外着陆的航天器”格鲁斯慢悠悠地说。
布莱尔比特纳皱眉摇头,“格鲁斯,不要长篇大论讲你的辉煌历史,告诉他们那该死的应力是怎么回事”这位数学界所罗门王显然不是浪得虚名,双手柱着一根象牙装饰的黑色手杖,坐在那里挺直了后背,满头狮子般的怒气,倒像是个准备剖腹的日本武士,满脸王霸之气。
“好吧,总之一切设计的核心都是美学和力学,而美学又源于力学,力学伟大的美感是因为”
“再简洁些”比特纳重重地顿着拐杖。
“鬼魂般的应力。”格鲁斯这次只说了六个字。
终生教授显然也有高下区别,格鲁斯这个老朽花花公子对所罗门王怀着敬畏,撑起半个人类数学王国的强者果然不是吃干饭的。
“鬼魂般的应力”教授们面面相觑,虽然出自学界顶尖高手的嘴里,但是描述未免太匪夷所思了。
“我已经为中庭之蛇在崩塌那几秒钟里内部的应力分布做了一个模型,并且让诺玛把它变成了图片。”比纳特低声说着,伸手从公文包里摸出一台笔记本,这个看外形是从1940年穿越而来的老家伙摸出那么潮的一件东西多少让人有些不太适应,但是比纳特熟练的接上了数据线,昂热背后的书架左右移开,露出了挂在墙上的投影屏幕。比纳特的笔记本桌面显示在屏幕上。
“哦看起来是个游戏高手”古德里安低声说。比纳特的桌面上凌乱的扔着无数快捷方式,除掉那些外行人根本不明白的专业软件,主要是“星际争霸”、“魔兽争霸”、和“反恐精英”
比纳特大概是听到了,不怒自威的脸抽动了一下,迅速调出一张超大尺寸的图片,把桌面遮住了。黑底上墨绿色的线条勾勒出中庭之蛇的钢骨结构,钢骨结构内部,一根根红色的虚线,首尾相连成环形。
“这些红色的虚线就是格鲁斯所说的剪应力,你们可以想象它们使看不见的力量之水在钢结构里循环。”比纳特用鼠标沿着红色的线框转动。“虚线越密的地方,剪应力就越大,这被称作应力集中,应力集中到达一定程度,金属内部的晶体结构就会崩坏。”
“比纳特先生,作为一名龙族谱系学的研究者,我不太理解,”古德里安像个学生似地举手,“既然剪应力是那么糟糕的东西,难道设计的时候设计师没有考虑到么”
“很好的问题,过山车的设计师是优秀的力学专家,他们当然会考虑所有影响安全的因素,过山车在钢轨上高速运动,应力和剪应力无时无刻不再撼动金属骨架,你们可以想象过山车每一轮运转中,都有各种各样的应力存在于钢轨内部,这些看不见的力量之水并不像我在图上画的那么均匀,而是极端复杂,就像是混乱的川流。但是设计师仍然相信在绝大多数情况下,应力不会大到令钢轨崩塌的程度。”比纳特看了一眼格鲁斯,“但是千万分之一的几率、极特殊的状况就是你的专业领域了。”
格鲁斯清了清嗓子,“极特殊的状况,就是刚才比纳特博士提到的应力集中,因为金属内部缺陷导致的应力集中。诸位或多或少了解炼金术,炼金术最基本的原则就是炼去金属中的一切杂质,得到再生的金属。再生金属的强度极高是因为它的内部缺陷极少,跟没有炼制过的金属相比,完全是两种材料。人类也能制造内部缺陷极少的材料,比如某些纳米材料,nasa的科学家们甚至试图用纳米材料搭建一条通往太空的电梯直接升到大气层外。你们可以想象这样的设备需要强度极高的支撑材料,巴黎的埃菲尔铁塔有多高它的塔基金属件的尺寸是多少如果通往太空的电梯是由金属构造的,那么塔基也许得有整个纽约城那么粗,而如果用没有缺陷的纳米材料,这架电梯可以象是普通电梯那么精巧”格鲁斯的眼睛里精光xx,非常神醉。
“从你伟大的外太空幻想里回到应力集中上来”比纳特不能忍了。
“好吧好吧金属的内部缺陷就像是看不见的弱点,假设外力施加得非常巧妙,恰恰令剪应力在缺陷处异常集中,就会产生极其糟糕的后果,发生卷曲、撕裂和中断,而且会产生连锁效应,”格鲁斯环顾四周,“你们有谁了解东方的古拳法”
无人回答,学界天才的思维如此飘逸,从外太空瞬间回到金属内部又上溯到东方古拳法,教授们都有飘在云端脚不着地的感觉。
格鲁斯很满意于这种反应,这恰恰说明他在力学上的研究超迈绝俗,“古代的东方人,尤其是中国人,擅长拳法,传说他们能以拳头击碎坚硬的物体,比如说巨大的岩石。按照通常的理解,这绝不可能,拳头由水、蛋白质、和骨骼中少量的钙组成。脆弱的指骨轻轻一掰就会断开,而打碎不那么坚硬的砂岩也需要硬质合金的钻机。但是研究说明这种古拳法确实存在过,关键在于击打的位置和用力的技巧,必须用精巧的力击打在最脆弱的地方,中国人把那个位置称为眼或者穴,岩石有岩石之眼,钢铁也有钢铁之眼,把力量像流水一样从眼里灌注进去,引发目标