第15章:摔不坏的碗(1/2)
时间:c.e.58年春
七岁零九个月的南宫问天蹲在后厨的角落里,面前摆著一个破碗。
碗是今天中午摔碎的。小百合端饭的时候手滑,碗掉在地上,摔成了三瓣。小百合嚇得哭了好久——孤儿院的餐具本来就不够,少一个碗,就意味著有人要用破碗吃饭,或者等別人吃完再吃。
南宫问天捡起碎片,用“星核”扫描了一遍。
当然不是真的扫描——他的硬体还没那个能力。但他在脑海中调出了这个碗的“数字模型”:材质是普通塑料,厚度约2毫米,底部最薄处只有1.5毫米。断口呈脆性断裂特徵,说明材料已经老化,韧性严重下降。
“又是个应力集中问题。”他在心中默默说。
“问天!”身后传来小光的声音,“你蹲这儿干啥?吃饭了。”
南宫问天回头,看到小光端著一碗稀饭站在后厨门口。十二岁的小光又长高了一点,但还是瘦瘦的,脸上的婴儿肥已经褪去,露出少年的轮廓。
“在看碗。”南宫问天举起手里的碎片。
小光凑过来看了一眼:“破就破了唄,又不是第一次。咱们的碗哪个没补过?”
他说得没错。孤儿院的餐具大部分都是修补过的——裂了用胶粘,缺了口用砂纸磨,实在不行就拿铁丝箍住继续用。修女玛丽有个专门的工具箱,里面装满了各种修补餐具的东西。
但修补只能暂时解决问题,不能从根本上改善。
“小光,”南宫问天忽然问,“你知道为什么碗会摔破吗?”
小光挠头:“因为……摔了?”
“为什么摔了会破?”
小光被他问住了。他想了半天,憋出一句:“因为……碗是瓷的?”
“这个是塑料的。”
小光低头看了看那个碎片,確实是塑料的。他又想了想,放弃思考:“不知道。问天你知道吗?”
南宫问天站起来,拍了拍手上的灰:“知道。”
小光眼睛一亮:“为什么?”
“因为它的结构有问题。”南宫问天指著碎片上的纹路,“你看,断裂的地方都在底部边缘。这里太薄了,而且有个直角,应力都集中在这儿。一摔,就裂了。”
小光听得似懂非懂。他听懂了“太薄了”,但没听懂“应力集中”是什么。
“那……怎么办?”
南宫问天沉默了一会儿,然后说:“重新设计一个。”
小光愣住了:“重新设计?你?”
“嗯。”
“可是……”小光挠头,“你会造碗?”
南宫问天没有回答。他不会造碗,但他知道怎么优化结构。uc纪元有无数材料力学的经典案例,00纪元有e碳装甲的加强筋设计理念。一个塑料碗,再复杂也复杂不过ms装甲。
而且,他有“星核”。
那天晚上,等所有人都睡著了,南宫问天悄悄爬起来,溜到后厨。
他从木箱里拿出“星核”的终端——一块破旧的屏幕,连著一堆乱七八糟的电路板。启动系统,调出材料力学模块。
这是他最近刚完善的功能。他把脑海中uc纪元的基础力学公式输入进去,又加入了seed世界常见材料的参数。现在,“星核”已经能进行简单的应力分析。
他先建立一个碗的模型。参数来自那个破碗的测量数据——直径15厘米,高6厘米,壁厚2毫米,底部最薄处1.5毫米。材质选择普通塑料,密度、弹性模量、屈服强度都按標准值输入。
然后他设定加载条件——从15厘米高度自由落体,撞击面为水平硬质地面。
点击“模擬”。
屏幕上的光標闪烁了很久——简陋的cpu运算速度慢得可怜。南宫问天等了足足五分钟,结果才显示出来。
最大应力点:底部边缘內侧。
最大应力值:28.7mpa。
材料屈服强度:25mpa。
结论:过载,失效。
和实际完全吻合。
南宫问天盯著那个结果,开始思考优化方案。
最简单的办法是加厚底部。但加厚意味著增加材料和重量,也会增加成本。孤儿院的经费本来就紧张,不能用太贵的方案。
那就在不增加材料的前提下,优化结构。
他想起00纪元e碳装甲的设计理念——用加强筋来分散应力,在不增加重量的情况下提升结构强度。
如果把碗底设计成网格状,把应力分散到整个底部……
他开始在“星核”中建模。
第一版:底部加三条放射状加强筋。
第二版:底部加环形加强筋。
第三版:放射状加环形复合结构。
第四版:优化加强筋的截面形状,从矩形改为梯形……
他一版一版地模擬,一版一版地优化。每优化一次,最大应力值就下降一点。运算到第七版的时候,最大应力已经降到了18.3mpa——比材料的屈服强度低了將近30%。
也就是说,这个设计的强度,是原来的一点五倍以上。
“成了。”南宫问天看著屏幕上的结果,嘴角微微上扬。
窗外,天色已经开始泛白。他一夜没睡,但一点都不觉得困。
第二天,南宫问天找到田中。
田中正在后厨刷锅,满手都是泡沫。看到南宫问天进来,他头也不抬地问:“又来做实验?”
“不是,”南宫问天摇头,“想请田中叔叔帮个忙。”
田中这才抬起头,好奇地看著他:“什么忙?”
“能不能给我一点废塑料?”
田中愣了一下:“废塑料?干什么用?”
“做碗。”
田中以为自己听错了:“做什么?”
“做碗。”南宫问天重复了一遍,“就是吃饭用的那种碗。”
田中盯著他看了半天,確认他不是在开玩笑,然后问:“你会做碗?”
“试试。”
田中沉默了一会儿,然后指了指后厨角落的一个麻袋:“那边有,都是废包装盒、破塑料盆什么的。你要就拿去。”
南宫问天谢过田中,走到那个麻袋前,开始翻找。
废塑料很多,但大部分都不適合做餐具——有些太薄,有些太脆,有些来歷不明可能有毒。他挑了半天,最后选出几块比较厚实的塑料板——应该是从旧货市场捡来的,原本是某种容器的盖子。
“这些能用吗?”他问田中。
田中走过来看了看,点头:“这是食品级的,原来应该是装什么的盖子。能用。”
南宫问天鬆了口气,抱著塑料板回到后厨角落。
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