從變形結果隱含的應力內涵看變形不穩定規則

郭建珠， 樊智慧， 何 艷， 李建煒， 郭志杰

（1.太原理工大學， 山西 太原 030024； 2.太原中遠通技術發展有限公司， 山西 太原 030024）

從變形結果隱含的應力內涵看變形不穩定規則

郭建珠1， 樊智慧1， 何 艷2， 李建煒2， 郭志杰2

（1.太原理工大學， 山西 太原 030024； 2.太原中遠通技術發展有限公司， 山西 太原 030024）

以變形危害為出發點，基于變形診斷模型建立的基本思路，確立變形不穩定變形規則，搭建變形Testing系統，形成不穩定變形規則體系。

變形 復雜性 變形測試模型 變形不穩定規則

1 裂紋杏應力產生的變形

杏（學名：Armeniaca vulgaris Lam.）落葉喬木，核果為圓、長圓或扁圓形，果皮多為白色、黃色至黃紅色，向陽部常具紅暈和斑點，暗黃色果肉，味甜多汁，核面平滑沒有斑孔，核緣厚而有溝紋。

分析如圖1所示的開裂杏核緣及溝紋可知，核緣始于端部，核緣4～6 mm后可見溝紋痕跡且幾乎沒有過渡溝紋直接體現出來，而且紋明顯清晰，體現在核肉應力上就是對應溝紋的位置應力相對分散，不宜集中，這樣就保證了該圓周截面上果肉密實分布，外形上體現為月牙紋，但是端部無溝紋應力調節手段且沒有過渡區，也就是在端部沒有溝紋對應的應力化解區域，所以果肉密實到一定時刻必然使其應力集中顯現，即開裂。分析如圖2所示的開裂口杏外觀可知，其開裂程度和果肉密實度一致。

圖1 開裂杏核緣及溝紋

圖2 開裂口杏外觀

對應分析如圖3所示的不開裂杏核緣和溝紋特征，可以明顯看到，核緣端部溝紋特征明顯，從核緣端部開始就形成了溝紋。這種溝紋形成的應力不集中現象，保證了果肉密實度形成的整個階段不會產生果肉裂紋現象發生，如圖4所示為無裂紋杏外觀。從果核中還可以發現長型核不宜溝紋的形成，圓形核宜于溝紋的形成；不論長型核還是圓形核尾部都經過過渡形成了尖型收尾過渡性溝紋特征，決定了杏不會裂嘴這一基本特性。

圖3 不開裂杏核緣和溝紋特征

圖4 所示為無裂紋杏外觀

2 變形決定產品的市場壽命

據報道，2011年，一批列車從中國青島運抵新加坡，新加坡地鐵有限公司（英文縮寫SMRT）工程人員在2013年進行例常檢查時發現［1］，列車在車身與轉向架的銜接部位出現裂痕。為安全起見，新加坡當局把這些列車退回給中國廠商，由于產品還在保用期，廠商有義務免費更換車身。新加坡陸路交通管理局已同中國制造商討論，加速為出現裂痕的地鐵列車更換車身，工程將在2019年完成，比原先公布的2023年提前四年。我國交通部于2016年7月5日在政府網頁上，針對有關列車出現裂痕的一系列問題作出澄清，并表示這些裂紋并非嚴重的安全問題，不會影響地鐵系統和乘客安全。

毋庸置疑，變形是由連接部分組成材料的內應力和轉向架所產生的外應力聯合造成的，問題的關鍵是，變形已經發生，這個變形在時間尺度下必然要發展，是其基本的發展運行方向。安全問題沒有大小，立于危墻之下，讓時間尺度去不斷求證和驗證，不是一種明智和科學的驗證辦法。新加坡有關政府部門的決策方式和執行手段是現代人類社會的基本規則，合情合規合理，是尊重科學和技術的自然之舉，作出更換決定只是出于安全考慮。

3 可替代材料推廣中忽略特殊條件下的變形危害

鋁作為非常好的結構材料、輕量化材料，在建筑、汽車制造等領域應用較多。然而，銅鋁金屬熱膨脹系數不同，簡言之為熱變形程度不同，鋁電纜接頭部位容易起火，起火概率約為銅電纜的10倍，因此鋁電纜僅在特殊條件下施工管理水平較高的地區才可使用。

過去銅資源緊張時，只有重要部門才用銅線纜。僅從經濟型出發，以鋁代銅被寫入電氣規范，結果導致電氣火災多發，后害無窮。

改革開放以來，我國電力電纜行業逐步恢復了“以銅為主”的合理結構，鋁電纜市場占比從40%降至10%左右。然而，近年來由于個別鋁合金電纜制造企業和媒體對鋁及鋁合金電纜的夸大宣傳，行業內亂象凸顯，甚至出現“以鋁代銅”的誤導性口號。另外，在我國電纜行業產能過剩的情況下，盲目推動鋁電纜替代銅電纜，勢必造成大批銅電纜設備閑置、原有投資浪費，整個行業產值大幅縮水。從我國電力電纜行業銅鋁替代出現諸多亂象，對市場秩序誤導嚴重，亟待從技術、安全、經濟等方面進行理性評價和判斷，充分發揮市場在電力電纜領域銅鋁資源配置中所起的決定性作用。

4 變形診斷模型及不穩定判定規則

4.1 變形診斷模型建立的基本思路

會上，金正大農科院專家王德貴就親土種植的相關技術做了詳細介紹。他提到，想種植出高品質農作物，必須滿足作物基本生長營養和提升品質營養的雙重要求，除了氮磷鉀這種保證作物基本生長的營養外，還必須補充作物花、葉、果等所需的微量元素、氨基酸等有機營養成分，否則作物的優果率和效益無法達到最佳。

當變形問題作為服務的交匯點，或者是用戶體驗點或者性能非常敏感的點，就要慎重，這就是所謂的“族”，也就是“血脈筋肉交錯的點”，是牽一發動全身之點。在變形診斷方法論里面這個點非常典型，要先去觀察，然后用數據指導該怎么做，想清楚之后再動手，每一個實驗都要精準，雖然測試難度非常小，但是要累積這些維度的實驗數據，并且要清理、整理實驗代碼，為解決變形問題提供資料。

4.2 變形Testing系統搭建方法

變形測試體系的建立，是建立在人們可以反映客觀事物、逐步認識客觀事物基礎上的，所以建立多維度多視角變形測試模型是我們認識變形復雜性的基礎和前提。

首先確立A/B/Ctest平臺，設計一個分組器。分組器告訴產品：讓這個用戶去實施行為A，讓那個用戶去實施行為B，讓那個用戶去實施行為C。然后測試，最后通過數據分析看出來，實施的用戶下游行為是A好還是B或者C好，能夠好多少。這個就是最基本的A/B/Ctest系統，如圖5所示。

圖5 A/B/C test系統

4.3 不穩定變形規則的確立

1）可還原性變形原則。

2）變形決定產品的市場壽命的變形信用原則。

3）高強度地質事件對地表侵蝕及水土流失等隱性環境破壞，是建立在系統介尺度范疇基礎上的變形決定原則［2］。

4）一些突發性事件在基本準則中沒有得到重視，決策中根本不考慮突發性，但是變形的特殊性決定了這一思想是保證科學性和安全性的有力工具——變形突發性原則。

5）弱相關性決定原則，只考慮事件發生的后果而忽略了其發生的概率現行處置原則，必然弱化這種相關性關系。例如筆者長期關注的長距離輸水涵洞的變形長期安全性問題，實則就是一個弱相關性特征非常突出的例子，在對這個問題的處置上也基本延續了先污染后治理的思路。

5 結語

所有事情最后都是可以衡量的。比如：產品的受喜歡度是否可以量化；獲得客戶策略是否可以量化。因為做任意一件事消耗都很大，需要人，需要資源，需要協調關系，可能開始的時候都很順利，但是很快就需要考慮“到底值不值得做”這個問題。通過變形危害的不同事例，開展變形預防和防治工作，從變形診斷模型建立的基本思路、變形Testing系統搭建到不穩定變形規則的確立使得變形問題的解決和重要性凸顯出來。

［1］ 新加坡“退回”26列中國造地鐵列車［N/OL］.（2016-07-07）http://news.eastday.com/eastday/13news/auto/news/world/20160707/ u7ai5808658.html.

［2］ 郭建珠，連清旺，田國政，等.專用銑床平臺加工工件穩定性診斷模型的建立［J］.機械管理開發，2015（5）：11-13.

（編輯：胡玉香）

On Deformation Instability Rules From the Implicit Stress of Deformation Results

GUO Jianzhu1，FAN Zhihui1，2，LI Jianwei2，GUO Zhijie2
（1.Taiyuan University of Technology，Taiyuan Shanxi 030024；2.Taiyuan Zhongyuantong Technology Development Co.，Ltd.，Taiyuan Shanxi 030024）

Taking the deformation hazard as the starting point，based on the basic idea of deformation diagnosis model，the rule of deformation is established，and the deformation testing system is set up，and the unstable deformation rule system is formed.

deformation，complexity，deformation testing model，deformation instability rules

TB124

A

1672-1152（2016）05-0059-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2016.05.22

2016-07-18

郭建珠（1966—），男，工程師，現任職于太原理工大學，主要從事智能傳感器及監測系統的研究工作。