鸡蛋掉进很深的海里面会被压破吗？？

iambadman

前几天和同学讨论这个问题，虽然大家都知道MISES应力，静水压力。

但是，正压力其实还是会改变结构大小的（不改变形状），也就是说，如果是掉进海里，鸡蛋会被压破？如果没没压破，说明海水不够深？？

我的观点是就目前地球上的海洋，最深的地方应该也不会压破。而同学的观点更加模糊，他是很深很深足够深的会被压破，还说一根木头的筷子也会压断。
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其实我们这个话题的开始是海水的中结果的模态开始的，我想的比较简单，我的看法是液体中结构的模态不会变化，因为K矩阵没有变化，M矩阵也没有变化，所以模态不变。。但是当液体有一定深度的时候，结构表面相当于作用了一个预紧力（表面压力），所以这个时候的模态是一个带预紧力的模态，会根据结构的不同有一定的变化。

同学想的比较多，我也没完全听懂，估计是在液体中振动的时候，会有表面附带的水的质量什么的，根据深浅还有不同的经验估计（好像类似的课题有专门的研究）。

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不知道大家怎么看着两个问题。

北鹰南飞

你可以去看看有关流固耦合模态的资料，我以前看过，但很多内容也忘了，大概意思是要计入流体的附加质量因素在里面（有一本专门介绍的书，书名我忘了）。
静水压力对体积变化有贡献，对形状改变没有影响吧。
至于破坏失效，要严格按照不同材料的特性来判断（脆性，塑性，破坏准则，很多脆性材料在三相压力状态下也有塑性行为）。

limt

路过  不懂

songerking

北鹰南飞 发表于 2012-7-18 13:33
你可以去看看有关流固耦合模态的资料，我以前看过，但很多内容也忘了，大概意思是要计入流体的附加质量因素 ...

三轴等应力下如何使用塑性准则？Mises一直为零了吧。各项同性压力下材料的破坏这个问题我一直搞不明白，北版能否给小弟答疑解惑？

iambadman

北鹰南飞 发表于 2012-7-18 13:33
你可以去看看有关流固耦合模态的资料，我以前看过，但很多内容也忘了，大概意思是要计入流体的附加质量因素 ...

鸡蛋掉进最深的海底会被压破吗？

JingheSu

预紧力太大时候是不是鸡蛋壳会出现类似buckling现象的？那时候肯定就破坏了。

iambadman

JingheSu 发表于 2012-7-18 15:38
预紧力太大时候是不是鸡蛋壳会出现类似buckling现象的？那时候肯定就破坏了。 ...

这个应该不会，因为静水压力的情况下只改变大小，不改变形状，所以应该不会出现BULKING，BULKING一般是某个加载下刚度趋于0？不会出现吧？

JingheSu

iambadman 发表于 2012-7-18 15:44
这个应该不会，因为静水压力的情况下只改变大小，不改变形状，所以应该不会出现BULKING，BULKING一般是某 ...

鸡蛋是个壳体，不是个实体

seawideyp

假如把鸡蛋发在太空呢，真空
会爆了吧

iambadman

JingheSu 发表于 2012-7-18 15:45
鸡蛋是个壳体，不是个实体

这个，这个有关系吗？你的意思就是要说一个乒乓球（假设乒乓球用密度比较大的材料制造---这样放水里才会下沉）下沉到水底的话就可能BUCKLING?

iambadman

seawideyp 发表于 2012-7-18 15:49
假如把鸡蛋发在太空呢，真空
会爆了吧

越来越有意思了，好像也是啊~~

zcs220

让蛟龙号带下去试试

stree

会压破的。不然潜艇、深潜器也不会做的那么厚实了.呵呵

cdstudio

我们假定鸡蛋是一种材料, 它用的是某一个模型, 如果三个方向围压一致的话, 在主应力空间应该是isotrop的, 如果这个模型没有cap的话, 应力点就永远到不了屈服面.

顺便回答楼上, 潜艇之所以会破是因为内部是空气, 理想情况下, 压缩会造成等向变型, 体积缩小, 当外壁的压应力大到超过钢材的极限的时候就会破, 当然这只是理想状态, 实际上因为形状的不规格, 往往先达到极限的是剪应力, 但是鸡蛋不会, 因为鸡蛋内部也是不可压缩液体, 围压下何来变形, 如果有人一定要找碴说鸡蛋里面有空气泡的话....................................

敦诚

如果你要问我说一个金属壳体的话，我说可能会坏，但是鸡蛋应该不坏，因为在深海中他就能渗流了，这样内压和外压就平衡了，当然不坏。虽然鸡蛋壳外面有致密的碳酸钙包裹，但是在高梯度压力下就会渗流，懒鸡蛋很多时候都是渗流导致的。
不知道大家还记得以前初中课本就讲过，一个潜水艇下降到马里亚纳海沟，结果缩小了几cm，所以要是一个不渗流的壳体，本身强度又不是很高放到深海，结果可想而知啊！
至于lz说的屈曲问题，这个是有可能的。还有海水中结构的模态会发生变化，可以参考湿模态的概念，而且关于湿模态研究方兴未艾，在航空航天领域应用也很广泛。

iambadman

stree 发表于 2012-7-18 16:58
会压破的。不然潜艇、深潜器也不会做的那么厚实了.呵呵

我觉得这个可能是其他因素的影响，比如人的尸体，如果沉下去，并不会压烂，但是如果人潜水，那么就不行。因为内外气压或者什么的，不懂~~

iambadman

敦诚 发表于 2012-7-18 17:49
如果你要问我说一个金属壳体的话，我说可能会坏，但是忌惮应该不坏，因为在深海中他就能渗流了，这样内压和 ...

其实我还是倾向于一个金属球壳掉进很深的海底不会坏，，可惜没办法做实验~~。。。不管他的形状是否规则都不会坏。。类似的，我还觉得比如一个半瓶酒掉进海底，也不会被压坏~~~。。。。

猜测，只是猜测。。

zytsang

个人愚见：
我好像记得说，完美的鸡蛋壳的壳面，受静水压力下，面内不出现拉应力。这样壳面应该是受二向压应力（忽略蛋黄蛋清对壳面的压力）
在二向压应力下，对于不同的主应力比，面内有可能出现剪力（类似土的三轴试验，有剪切破坏的），那么蛋壳就可能会剪切破坏。壳面面内主应力比应该和壳体长短轴长度有关。
如果长短轴的比例好的话，那么不会出现较大的剪应力。这时随着静水压力的增大，鸡蛋尖的那一头会逐渐缩回来，整个鸡蛋会逐渐被压成一个完美的球形。
但如果蛋壳比较薄的话，还是会在高压情况下发生屈曲（如曲率较小的局部出现凹陷导致整体屈曲）。一般的鸡蛋都存在缺陷或几何偏心，那就更容易屈曲了。
我觉得屈曲会发生在剪切破坏之前。

zsq-w

蛋黄蛋清对壳面的压力是否可以忽略呢？
我认为蛋黄蛋清在这个工况下的力学属性可以视为不可压缩流体。

北鹰南飞

iambadman 发表于 2012-7-18 17:57
其实我还是倾向于一个金属球壳掉进很深的海底不会坏，，可惜没办法做实验~~。。。不管他的形状是否规则都 ...

球壳受外压会出现屈曲失稳问题（搜索一下球壳，椭球壳屈曲），圆柱壳的屈曲理论就是由潜艇的屈曲这类结构失稳引出来的，可以看一下几个老前辈的理论解，包括潜艇舱壁的加强筋对屈曲临界载荷的影响，类似模型都有理论解了；受内压就是强度问题，分析过程类似压力容器。
另外，鸡蛋内部也不是全部充满流体吧，好像有个小空腔在端部，这应该会影响到它的整体压力分布吧。