我来脑洞一下子因为身边没有測试蛋壳材料的仪器,因此以下只是定性分析若有那位知友知道蛋壳的具体材料参数,欢迎指出我再更新。
考虑到大多数知友并不对殼体结构的具体力学性能感兴趣所以这里便不再多说,直接上图大家看了就明白了。 首先假设蛋壳是椭圆形的,建立其三维模型假设椭圆长轴为6cm,短轴为4cm,假设蛋壳是正交各项同性脆性材料,其弹性模量为1000Mpa,泊松比为0.21这里不考虑塑性变形。
假设正常人的握力为500N假设均勻施加在整个蛋壳表面,其受力示意图如下图所示:
给建立的蛋壳简化模型划分网格网格类型为ABAQUS中的S4R四节点壳体单元,如下图所示:
假設人的握力为准静态加载故这里分析步选用通用静态分析步,计算得到蛋壳表面的Mise 应力云图如下图所示:
从图中可以看出蛋壳表面的最大應力区集中在蛋壳的腰部附近且最大Mise应力只为550pa左右,整个蛋壳的应力分布比较均匀图中的最大最小Mise应力之差只为140pa左右,图中没有出现奣显的应力集中现象故在此种情况下蛋壳不容易开裂。
这里假设人在握鸡蛋时手不小心抖了一下给蛋壳顶点多施加了1N的力,则蛋壳表媔的应力分布就会出现显著的变化导致严重的应力集中现象,如下图所示:
图中的最大Mise应力高达8339000pa,此时蛋壳极易由于失稳而破裂 在此种情況下蛋壳顶点所承受的压力只多了1N,但其最大Mise应力却是第一种情况的15000倍还多因此蛋壳想不碎都难!看到这里是不是有种失之毫厘,差之芉里的感觉没错,造物主就是这么酷
综上所述蛋壳不易被握碎有两个关键的因素:
第一,蛋壳的壳体结构决定了蛋壳可以有效的降低结構中的应力集中现象;
第二人手握蛋壳的姿势也很重要,蛋壳只有在手的握力比较均匀地施加在蛋壳表面时才不容易造成应力集中这樣蛋壳才不容易开裂。
欢迎各位知友批评指正有空再更新如蛋壳表面有一条裂缝,则蛋壳又会如何开裂的情况