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風筝線割破車玻璃
風筝線割破車玻璃
更新时间:2024-09-28 15:27:53
影視劇場景:

刺客任務失敗,慌慌張張,正在策馬逃命。他不時回頭觀望,追兵就在後方窮追不舍。眼看着距離越來越遠,可以逃出生天。突然間,卻身首異處,命喪黃泉。故事層層展開,謎底終于揭曉,一根細線攔在前方,正是這根細線割斷了刺客的頭顱

1、引言

上面那個劇情,我想大家應該都不陌生。一根細線竟然能比任何寶刀名劍還要鋒利,一下子就割斷頭顱。驚訝之餘,同學們的第一反應應該是這根細線會不會是特制的金屬絲?要說特制那是肯定的,并不是所有細繩都能輕易割斷頭顱。但要說是金屬絲那可不一定,強度稍微好一點的細繩也能滿足。劇情源于生活,就在前幾天,我就看到一個新聞:風筝線割開了汽車的那層外殼,直接鑲在了保險杠裡。風筝線跟汽車的那層外殼相比,直覺上顯然是汽車外殼更結實,專業點說強度更好。那為什麼風筝線能夠割開那層外殼呢?

風筝線割破車玻璃(細細軟軟的風筝線)1

鋒利的風筝線

2、風筝線的種類

風筝線種類有很多,輪胎線、凱夫拉、大力馬等,其中強度最大的是大馬力,也就是高強度聚乙烯,強度是30g/d,最小的是輪胎線,也就是尼龍線,強度是10g/d。這裡面,單位1D是指将總重量1g的材料做成9000m長的纖維。作為對比,夏天女生穿的超薄絲襪,它的直徑差不多是3-12D。所以,輪胎線的10g/d,就是比超薄絲襪還要細的纖維單根能夠承受10g的重量。

風筝線割破車玻璃(細細軟軟的風筝線)2

風筝線

一般的普通風筝線,直徑差不多是0.4mm,是由三股線繞起來的。仔細看下這個線頭,裡面少說也得有好幾百根特别細的細纖維。這樣的話,整根風筝線就可以承受好幾公斤的力了,至少有5kg的力,但是沒超過10kg。換算成應力,其強度至少是398MPa。同樣粗的普通鋼絲,都沒有它的強度大。

另外,同樣的材質,采用不同的編織成型工藝,其強度又會不一樣。工藝越複雜,強度相對就會高一點,當然成本也會增加很多。普通風筝線,就是最簡單的合股工藝,将三股線揉搓而成。像那種夾芯線,中間一股,四周包裹着編織而成的外圈,這樣處理之後強度就會更高一點。

風筝線割破車玻璃(細細軟軟的風筝線)3

夾芯風筝線

其實,力學在這裡就體現出它的重要性了。通過力學的分析,就可以找合适的多股編織,實現更大的承載能力。當然,風筝線生産商更多的還是依靠經驗,不會真的用力學去分析計算。但是,對于高強度纜索,力學的分析必不可少。從結構形式上看,風筝線與高強度纜索并無差别。我之前在冬奧會期間講過的,那個像鮑魚一樣的國家速滑館屋頂纜索,就是類似的工藝。這種高強度纜索,完全是國内自行研發生産,打破了國外的壟斷。

3、汽車前臉的強度

接下來,我們再來看下這個汽車外殼的強度。一般的小汽車,車門、車頂、引擎蓋是鋼闆材料,其他很多地方都是塑料制成。甚至連保險杠都是塑料制成。這樣的設計,除了追求輕量化之外,也是為了碰撞的時候增加緩沖。那麼,很顯然,相同條件下,塑料的強度要比金屬低很多。玻璃纖維增強的聚丙烯材料,其抗拉強度可達65-90MPa。普通的金屬,像Q235,其失效時的強度輕輕松松就是235MPa。

風筝線割破車玻璃(細細軟軟的風筝線)4

汽車的各部位材質不同

4、風筝線為何鋒利?

盡管塑料強度偏低,風筝線想要将其割開,也是很難的。之所以能夠割開,主要有5個原因:

首先就是強度差。普通的風筝線,強度就至少是398MPa。而這個塑料抗拉強度最大也就90MPa,兩者差距太大。

其次,兩者的受力形式不一樣。雖然,他們之間的接觸力是作用力與反作用力,大小相等,方向相反。但是,對于風筝線來說,是整段受力。而對于汽車前臉來說,是局部受力。這局部的力無法擴散出去,就會在受力點附近産生很大的應力。

再次,兩者的破壞形式不一樣。接觸力垂直于整段風筝線,由于線是軟的,真正的受力是線的拉伸之力,破壞形式為拉伸破壞。而汽車前臉的那個局部受力,細線型分布的載荷就像剪刀一樣,很容易将其剪開,這是剪切破壞。材料的抗剪強度一般都會比抗拉更低些。

再再次,兩者的作用過程并不是靜止的,風筝線存在着拉扯,拉扯的過程中,摩擦導緻磨損,就像線切割一樣割開汽車前臉。

最後,即便沒有摩擦,如果兩者快速接觸,汽車前臉因為來不及反應,力無法及時擴散出去,而更容易給割開。這一點對于那些軟的物體更明顯,比如說人肉。所以才有了劇情中的橋段。不過,現實生活中,以電動車的速度被割到,應該不至于身首異處。

風筝線割破車玻璃(細細軟軟的風筝線)5

鋒利的風筝線

5、總結

正是這五個原因,風筝線才會變得如此鋒利。

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