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woshixi

木虫 (小有名气)

[求助] 问一个和力学相关的问题

将一个直径5mm的陶瓷片粘在直径10mm的铜片上,如果将此试样从1米高空落下,上面的陶瓷片不会裂开;但是将铜片换成钢片,在相同的高度落下,则陶瓷片可能就裂开了,请问,怎么才能定量的描述陶瓷片受到的冲击,以及这种冲击与下面的垫片(铜片,钢片)等因素的关系?

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joetuan

楼主好,这个问题是这样解释的:
1.根据冲量定律:(M垫片+M瓷片)v=F*t------(即重力势能转化为落地瞬间的动能,M表示质量、v则为落地瞬间的速度、F为落地瞬间着地面对垫片及陶瓷片的反作用力,t表示反作用力时间);
2.物体自由落体的着地速度v=(2*g*H)^(1/2) 因此速度只与落地高有关,而与垫片无关,因此v相同;
3.铜的密度一般为8.9g/cm*3,钢的密度为7.8g/cm*3,因此相同体积的垫片,M铜垫片>M钢垫片,v相同的情况下,由(M垫片+M瓷片)v=F地面*t地=F垫片表面*t陶瓷=M瓷片*v可知,铜垫片情形下的冲量(M铜垫片+M瓷片)v大,而垫片表面在使陶瓷片瞬间速度降至0的过程中的冲击力基本相同,相比之下,缓冲时间t陶瓷(铜垫片)>t陶瓷(钢垫片)。
4.综上,缓冲时间越长,物体越不容易震碎,因此有楼主所述结论!
8楼2007-06-14 10:27:02
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nanotech

金虫 (著名写手)


跟铜和钢的硬度有关吧,材料硬度不同在撞击那瞬间所提供给陶瓷片的缓冲时间也不一样,陶瓷片因此受到的作用力大小也不一样。所以定量描述本质上还是从陶瓷片受到的外力大小来分析
3楼2007-06-13 17:40:30
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cccwater

金虫 (正式写手)

首先,这属于界面应力的问题。
其次,要从两个角度考虑,(一)陶瓷与铜或钢结合紧密程度,(二)金属受理后自身受力传导与振动强度。
最后,回答得未必准确,仅供参考。
4楼2007-06-13 17:44:58
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草葭紫

铁虫 (初入文坛)

我觉得是刚度和冲击韧性,二者若刚度相似,受到相同的力伸缩相同,内应力不大,就不开列,若是陶瓷易碎,则是冲击韧性
5楼2007-06-14 08:04:59
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