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分享甲午战争时期的材料试验所 —— 当时已经有了公报和材料力学的国际会议 ...: gordon 2017-6-3 06:32; 摘自《材料力学史-铁木辛柯》英国方面，私人企业也成立了试验所。最早的成绩优良的例子之一是 David Kirkaldy 的试验所。它是1865年在伦敦的南瓦克开办起来的。 “罗伯特纳庇尔公司接受了一批制造高压锅炉和船用机械的订货任务，这些机具最重要的是质量轻而强度高，经建议锅炉采用匀制金属，而船用机械采用精炼钢来代替平时所用的熟铁。由于这些材料那时还刚开始采用，因此在使用以前，必须谨慎地确定它们的有关功效；为此目的，建造了下面将要讲到的机具。那时只打算每次试验少数试件，但这种研究证实了不独对科学研究本身极为重要，而且也似乎能得出重要的实用效果。因此，在纳皮尔公司许可之下，我一有空闲，便将实验范围大加扩充，远远超过了原先的计划。实验从1858年4月13日开始，直到1861年9月18日才结束......” 克尔卡台著“各种熟铁和钢的抗拉强度及其他性质的实验研究结果” 1862年格拉斯哥 ************************************************************************ 在欧洲大陆上，材料试验所发展成为国营事业。其中德国达到了最高水平。它们是由工程学院经管的，不独用作工业试验而且也供教师们作研究工作和教学之用。这些的措施对工程教育和工业都很有利。第一所这样的试验所是1871年在慕尼黑工业学院建立起来的。它的第一届主任是约翰包兴格，他是该学院的力学教授。包兴格将他的结果在公报上发表，该公报每年发行一次，为许多从事这类工作的工程师们的重要读物。在慕尼黑工业学院的这个先创工作之后，其他许多地方也开始了建筑材料的实验研究。 ************************************************************************ 包兴格为了测量较小的弹性形变，发明了一架镜式伸长仪，它能测出单位伸长量精确到1*10 （-6）次方。利用这架精密的仪器，他查测了各种材料的力学性质，其精确度远远超过了以前研究者所得出的。注：卡尔迪许扭称实验测万有引力类似。 ************************************************************************ 还开了材料力学的国际会议，建立国际材料试验协会。 1884 慕尼黑，1886 德累斯顿召开第二次会议 ************************************************************************ 共有五种不同类型的应力作用在身管上。它们是梁应力、径向应力、圆周应力、纵向应力和扭转应力。梁应力是身管自身的重量和长度作用在身管上而引起的一种挠曲应力。因此，身管必须具有足够大的刚度以防止自重引起的弯曲。发射时，发射药气体在膛内向身管壁施加一个向外的径向应力。发射药气体还产生一个圆周应力，圆周应力沿切向作用在炮膛圆周的任何一点上。当弹丸在膛内运动时，它还产生另外两种应力：其一是纵向应力，其二是扭转应力。纵向应力是由弹带在膛内的向前运动和弹带前后的压力差引起的。纵向应力的作用是纵向拉长身管，但是这种应力的作用范围很小，只限于局部且随弹丸向前移动。与弹丸的膛内运动有关的第二种应力是扭转应力。扭转应力是由于弹丸在膛内运动时扭转而引起的。扭转应力产生扭转作用，其方向与膛线缠度方向相反。 ************************************************************************ 内层已经超过弹性形变了，但是外层没有超过弹性形变。等于预加应力了嘛首先选择一根内径略小于所需要的口径的钢管，然后从里面对钢管施加足够大的压力，使其内膛扩大。在这个过程中钢管内层金属被伸展超过其弹性极限。这意味着内层金属已伸展到在膛内压力一旦消失后不能恢复其原状的程度。在施加内压过程中钢管外层也会伸展，但内压的大小被控制在不使钢管外层金属伸展超过其弹性极限的范围。之所以出现这种现象，是因为管壁应力分布不均；邻近压力源的金属层所受应力最大，到钢管外层应力显著减小。在弹性极限内应变(或者说尺寸变化)与施加的压力成正比，因此钢管外层的伸展小于内层。由于外层金属扩展是在弹性极限内，因此外层金属力图恢复原状，而同时被永久性伸展的内层则极力阻止其这样做。结果使内层金属处于外层金属的压缩之下，非常象外层金属被收缩在内层上一样。下一步是对已应变的内层金属进行低温热处理，使内层金属的弹性极限至少提高到与在自紧工艺的第一阶段所施加的压力一样大。最后是再次施加内压以试验身管弹性。但是这次施加内压时必须非常小心，必须保证内层金属的扩展不超过其新的弹性极限。注：跟铸 “钢坯” 一样，内芯本来就要钻掉的。 ************************************************************************ 成本与减重采用自紧工艺的第一个好处是，在最大发射压力一定时，可以选用一种价格比较便宜的低牌号钢材做身管。另一个好处是，在钢材牌号一定时，可减薄身管壁厚，从而可减少炮重并降低成本。注: 克虏伯青铜炮就是这么做的。 ************************************************************************ 参考阅读： -铁木辛柯《材料力学史》钱伟长《弹性力学》 ************************************************************************ 其实办法很简单，日本买有克虏伯炮，把克虏伯的材料切下一快，做拉伸试验，得出的数据。这不就是压力一定，找 “低牌号的材料” 呗。日本，本身就是准备采用克虏伯炮呢注：关键是有公报可以查，这就是个 “查表”。（找一个干铁路、造船、机械的工程师问一问就行了。）; 339 次阅读|0 个评论

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