作者:介安藝
這三個月來,爲了劉教授交代的這個完美的應力分佈底座,王大勇這個看到複雜數學就頭疼的人,硬生生把自己逼成了一個半吊子的力學理論推導機器。
他白天在車間裏摸機牀,晚上回了宿舍,就點着檯燈啃這本厚厚的教材。
陳拙在算那些高深莫測的拓撲學,他在算最基礎的金屬屈服強度和熱應力。
他按照書上的公式,把這個底座的每一寸受力都算得清清楚楚。
圖紙畫了一遍又一遍,應力集中的地方被他用最平滑的過渡曲線給散開了。
他自認爲,哪怕是科大教機械的老教授來評判,這個底座在結構上也絕對挑不出一絲毛病。
可是,到了現實裏,它就是不靈。
王大勇伸出沾着油的手,拿起最上面的一張草稿紙。
紙上是他昨天半夜算出來的熱應力形變補償公式,每一個數字他都覈對過三遍。
“是不是咱們的邊界條件還是給的太理想化了?”
鄭南湊過來,看着草稿紙上的公式,試探性地分析。
“畢竟現實裏的受力情況要複雜得多,要不,咱們把泊松比的參數再稍微調整一下?或者用有限元分析軟件重新跑一遍網格模型,看看是不是哪個轉角的地方還有微小的應力集中沒有釋放掉?”
王大勇看着手裏的草稿紙。
腦子裏突然閃過陳拙在宿舍裏那副輕鬆寫意的樣子。
別人用腦子算出來的東西,到了現實裏就能嚴絲合縫。
他王大勇照着書本,一筆一劃算出來的東西,到了現實裏,就是一堆不聽使喚的廢鐵。
一種前所未有的憋屈感,從他的胸口直衝腦門。
王大勇把那張草稿紙慢慢揉成了一團。
他走到工作臺前,看了一眼那臺依然在左右搖擺的千分表,又看了一眼那本厚厚的《材料力學》。
他突然伸出手,抓起那本書。
王大勇憑藉着記憶,快速翻動着書頁,最後停在了靠中間的一個章節上。
章節的標題是:
熱應變與材料熱膨脹。
王大勇盯着書頁上那個最基礎的公式。
變形量,等於熱膨脹係數,乘以原始長度,再乘以溫度差。
就這麼簡單的一個乘法公式。
沒有複雜的微積分,沒有讓人頭暈目眩的張量矩陣。
王大勇盯着那個希臘字母。
書頁上的黑體字寫得很清楚。
任何固體材料,在溫度升高時,其內部分子或原子的熱邉蛹觿。瑢е略娱g的平均距離增大,從而表現爲宏觀體積的膨脹。
這是材料的固有物理屬性。
王大勇的眼睛慢慢眯了起來。
他腦子裏那些亂七八糟的應力公式,幾何倒角,結構優化,在這一刻,就像是被一陣大風颳得乾乾淨淨。
“啪!”
王大勇猛地合上了那本厚厚的《材料力學》,重重地拍在桌子上。
聲音在安靜的車間裏嚇了趙鵬和鄭南一跳。
“大勇,你幹嘛?算錯哪兒了?”
趙鵬趕緊問。
王大勇轉過身。
他那張平時總是帶着幾分憨厚的臉上,此刻沒有了自我懷疑,只有一種近乎野蠻的咬牙切齒。
“不是算錯了。”
王大勇指着桌上那本《材料力學》,又指了指那張被他揉成一團的草稿紙。
“是算有個屁用!”
趙鵬和鄭南都愣住了。
王大勇大步走到工作臺前,一把扯下那個架在合金底座上的千分表,隨手扔在旁邊。
“師兄。”
王大勇轉過頭,看着兩個被他這架勢鎮住的博士生。
他伸出手指,重重地敲在那塊打磨得完美無瑕的合金底座上。
“你們還在想是不是形狀沒設計好,是不是受力面沒散開。”
王大勇的聲音在車間裏迴盪。
“這根本就不是形狀的事兒!書上寫得明明白白,只要它是塊普通的鐵,普通的鋼,屋裏溫度變個零點幾度,它裏面的原子就得往外亂擠!”
他用手抓了一把空氣,做了一個向外膨脹的動作。
“微積分算得再漂亮,哪怕你算出花來,你能攔住這塊鐵它自己發熱膨脹嗎?”
“不能!”
王大勇斬釘截鐵地自己給出了答案。
“咱們把機械結構做到底了,連一根頭髮絲的力都分勻了,但這塊材料的底子就這麼點出息,它就是個會喘氣,會隨溫度脹縮的東西,機械結構管不住它原子的脾氣。”
王大勇看着那塊底座。
“這不是咱們的手藝不行,這是材料本身的問題。”
車間裏安靜了下來。
趙鵬和鄭南對視了一眼。
作爲理論物理方向的博士生,他們當然知道熱膨脹的原理。
但平時他們更習慣於在電腦上用算法去補償這些誤差,很少會像王大勇這樣,直接把理論撕開,迴歸到最原始的物理常識上。
“你說的有道理。”
趙鵬點了點頭,眉頭依然緊鎖。
“普通的金屬材料確實有熱膨脹極限,如果結構上已經無法再優化了,那就只能從材料本身想辦法。”
趙鵬看向王大勇。
“如果要解決這個問題,得換材料,工業上做高精度測量設備的底座,通常會用一種叫殷鋼的低膨脹合金,它裏面摻了大量的鎳,熱膨脹係數是普通鋼材的十分之一甚至更低。”
“那就去買啊。”王大勇立刻接話。
鄭南在旁邊苦笑了一聲。
“哪有那麼容易。”
鄭南拉過一把椅子坐下。
“殷鋼這種特種材料,市面上很少有現成的零售棒材或者板材,得去專門的特鋼廠訂做,先不說實驗室的經費審批要走多久的流程,光是廠家的交期,最快也得半個月。”
鄭南指了指牆上的日曆。
“老師說了,下週一,風洞的核心部件就要上臺測試,咱們根本等不起這半個月的時間。”
沒錢,沒時間。
理論的路走死了,高端材料又買不到。
趙鵬煩躁地抓着頭髮,在工作臺前面走來走去。
“這也不行,那也不行,總不能把整個實驗室裝進恆溫箱裏去測吧?空調一開一停,這小數點後五位的精度根本保不住。”
王大勇站在原地,低着頭,看着自己的手。
既然高端的材料買不到。
既然物理規律規定了金屬受熱必須膨脹。
那就順着它的脾氣來。
大禹治水都知道,堵不如疏。
金屬要脹,就不讓它脹?
憑什麼?
王大勇的腦子裏,突然冒出了一個以前在村裏看老修表匠修那種老式座鐘時的畫面。
那種老座鐘的鐘擺,爲了防止夏天熱脹變長走得慢、冬天冷縮變短走得快,鐘擺的杆子不是一根實心的木頭或者鐵條。
它是由好幾根不同金屬材質的細杆,交錯着拼接在一起的。
有的往上長,有的往下長。
王大勇猛地抬起頭。
他一句話都沒說,直接轉身,朝着車間最裏面的那個雜物間走去。
“大勇,你幹嘛去?”趙鵬在後面喊了一聲。
王大勇沒回話。
雜物間裏光線很暗,地上堆滿了各種廢舊的機械零件,斷掉的車刀,以及學生們做實驗剩下的邊角料。
王大勇踩着一堆廢鐵皮,在一堆雜亂無章的金屬桿裏翻找着。
幾分鐘後,王大勇從裏面拽出了兩根滿是灰塵的金屬桿。
一根是表面已經有些發暗的鋼管。
另一根是拿在手裏明顯輕很多的實心鋁棒。
王大勇用手隨便擦了擦鋁棒上的灰,藉着門外的光看了一眼。
“行,能用。”
他拎着一根鋼管和一根鋁棒,大步流星地走回了工作臺。
趙鵬和鄭南看着他手裏這兩根跟撿破爛撿來一樣的金屬桿,滿臉茫然。
“大勇,你拿這個幹什麼?這破鋼管連表面都沒處理過,鋁棒的剛性也太差了,根本做不了底座支撐啊。”
趙鵬趕緊勸阻。
王大勇把兩根金屬桿往工作臺上一扔。
發出噹啷一聲脆響。
“做不了支撐,就讓它們乾點別的事。”
王大勇走到旁邊的工具櫃,一把拉開櫃門,從裏面拿出遊標卡尺,鋼板尺,還有幾把不同型號的銼刀。
他連那本《材料力學》都沒翻。
直接拿起一支黑色的記號筆,在鋼管和鋁棒上分別劃了幾道線。
“師兄。”
王大勇一邊劃線,一邊頭也不抬地說。
“殷鋼買不到,咱們就不買了,它鋁和鋼不是喜歡脹嗎?今天我讓它們在這兒脹個夠。”
趙鵬和鄭南完全聽不懂王大勇在說什麼。
但接下來的幾個小時裏,他們見識到了什麼叫真正的,野獸般的機械加工直覺。
王大勇沒有打開任何CAD繪圖軟件。
他甚至連一張草圖都沒有畫。
那些複雜的尺寸關係和配合公差,全都在他那個完全不懂微積分的大腦裏,以最原始,最直觀的三維立體方式飛速旋轉,組合。
車牀的轟鳴聲在車間裏重新響起。
王大勇熟練地把那根鋼管卡在三爪卡盤裏,拉下安全罩。
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