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工业上的瓶颈:连续介质的疲劳断裂问题

已有 3279 次阅读 2013-1-13 17:38 |个人分类:生活点滴|系统分类:科研笔记| 工业

 

       一个工件,在长期的工作状态下,慢慢的就疲劳了,最后,如果还使用它,断裂也就难免要发生了。

       在由疲劳到断裂之间,一般地说有一个时间差。如果在这个时间差内,能在断裂行将发生而又没有发生前把这个工件更换下来,那就最好了。

 

       对于疲劳的原因,有非常多的实验性研究成果,也有很多经验性的总结。但是,其表现与经典力学理论间总是有某种不协调。表面上看来是用经典力学理论总能对已发生的疲劳给出合理的解释,也能对获得的实验曲线给出合理的解释,从而得到各种各样的判据,但是,在本质上,我们还没有得到真实的理论描述,从而,也就无法作出符合真实原因的定量解释。

       这样呢,工程上的解决办法就是:模拟实际工况用实测数据来回答。

       但是,由于时间尺度无法直接模拟,也就变通的把某个物理参数等效为时间参数。问题就出在这,由于没有理论上的精确关系,这种等效只不过是定性的!从而,模拟实际工况用实测数据得到的结论并不可靠,只不过是有很大的参考价值。

       这是什么问题呢?理论落后于实验的需求,导致实测数据的“贬值”!!

       实测数据缺乏一个精确理论的指导!!

 

       这个案例是工业上的瓶颈形成的典型,它有如下特点:1)用经典理论差不多总能大概的解决问题;2)用实测数据也好,用经验性的总结也罢,总是难于得到满意的结果;3)现有的研究工作给出各种各样的判据,但是,那个也不是那么可靠,问题还是悬而未决。

       我们能得到什么结论呢?

       1)要解决问题,基础理论很重要;2)那个新理论可靠,无直接的判别方法;3)只要愿意付出代价,在经典理论给出的结果上扩大一个很大的倍数(例如,在设计强度的基础上扩大10倍,那就不用考虑疲劳断裂问题了),总能满足实际的工程需要。

      

       由于这样的一个特点,大多数的产品制造业是通过放大强度要求来解决问题的,但是,对飞机制造业和航空公司,由于对飞行安全的高要求,则要求精确的回答疲劳断裂问题。

       从而,对理论研究工作的动力主要来源于有此类需求的工业部门。

 

       换句话说:对于工业上的瓶颈问题,只要有能够变相回答的办法,如果理论研究工作不能直接的给出好的结果,它不会成为对理论研究工作的动力,相反,有可能成为新理论应用与解决该瓶颈问题的阻力。

 

       有事实根据吗?有!工程上的解决办法就是:模拟实际工况用实测数据来回答。这种实测,决不会按新理论来,而是按经典理论来干。

 

       结论是:工业上的瓶颈技术问题并不会直接的推动理论研究工作,相反,在有变通办法时,会成为理论研究工作的阻力。

       由于我国的工业部门很善长于发明各种变通的办法,因而,大量的科技研究工作投入到工业上的瓶颈技术问题上以后,并没有推动理论研究工作,从而,也就没有科学上的创新性成果。

       事实上,大多数人对此早就深有体会,所以,大量的科技研究工作投入方向是寻找变通办法,而回避根本的问题。这样,总是成功,几乎不会失败。但是,问题依旧。

       这种科研模式大家已经是习以为常了。

 

 



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