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【20220216 其它內容】如果水滴是普通钢球,锐角转弯时会发生什么

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如图,我们假设水滴是一颗直径为1m的普通钢球,对它进行一个简单的结构力学计算,看看它在作“锐角转弯”时会发生什么。


IP属地:俄罗斯来自Android客户端1楼2022-02-16 11:32回复
    皓月时代1560、下届天神、2529187259QQ. . . 被楼主禁言,将不能再进行回复
    2l自占


    IP属地:俄罗斯来自Android客户端2楼2022-02-16 11:33
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      首先,要知道大刘所描写的水滴像一颗鬼影一样转弯,即轨迹的曲率半径为无穷小,轨迹曲率无穷大,这在动力学上是不可能的。


      IP属地:俄罗斯来自Android客户端3楼2022-02-16 11:36
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        因此我们只好假设,水滴转弯的曲率半径是足够小的,以至于人们在空间尺度上“看起来”是一个锐角。
        图1是水滴以30km/s速度,飞行2s,作锐角拐弯时的轨迹。我们把曲率半径取1s飞行长度的百分之1,也就是300m/s。
        这种情况下,水滴将在0.03s内完成这个转弯,从图上也可以看到,我们在宇宙空间尺度上是很难分辨出这个极小的转弯半径。



        IP属地:俄罗斯来自Android客户端4楼2022-02-16 11:40
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          这样我们算出来在转弯时,水滴的加速度是3000000(3e6)m/s^2,这也太吓人了……


          IP属地:俄罗斯来自Android客户端5楼2022-02-16 11:41
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            计算时假设我们的水滴是各向同性的弹性体材料。不考虑材料失效等非线性因素,不考虑大变形(因为我算了半天发现压根算不出来……收敛不了哇!)
            设置瞬态时间0.03s,自动时间步长。
            简简单单画个网格,开算。


            IP属地:俄罗斯来自Android客户端8楼2022-02-16 11:46
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              先去吃个饭,回来更新


              IP属地:俄罗斯来自Android客户端9楼2022-02-16 11:47
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                顺带提一句lz的专业是做气动的,对气动、气动热仿真方面比较有经验。结构仿真只在之前算流固耦合的时候用过,就不咋会2333,计算考虑的情况就是一个很简单的了。要是有吧友是专业做结构的欢迎指导一下下啦。


                IP属地:俄罗斯来自Android客户端10楼2022-02-16 11:52
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                  在3000000m/s^2的加速度下,我们的水滴被二维化了


                  IP属地:俄罗斯来自Android客户端11楼2022-02-16 12:16
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                    在我们的钢球水滴完成300m曲率半径转弯的0.03s内,水滴被迅速拍扁,然后几乎是以线性的速度摊成一个大饼,越来越薄,越来越宽。在0.03s时,我们的水滴已经成了一个半径47公里的大饼了。
                    如果有一个驾驶员坐在水滴里操纵它,那他大概要说一句,哦,孩子们,要进画里。


                    IP属地:俄罗斯来自Android客户端12楼2022-02-16 12:20
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                      事实上,根据我们的材料力学知识,我们可以进一步想象钢球水滴在拐弯时被摊成一个大饼的过程。首先,(可能是几个微秒内),钢球发生弹性变形,变成一个铜锣烧一样的扁球,而后开始发生屈服变形,这个过程可能也是几个微秒内的。随后钢球应变最大处开始破裂,我猜测是在这个“铜锣烧”的边缘,材料被崩开。进一步发生的非线性过程就难以想象了,但是我们可以相信,真正的钢球水滴最后的下场,和我们仿真的完全弹性体钢球水滴同样惨烈。


                      IP属地:俄罗斯来自Android客户端13楼2022-02-16 12:26
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                        大刘笔下水滴锐角转弯事实上更是一个科幻艺术创作。锐角转弯代表水滴具有难以想象速度改变能力。但是从水滴启动到加速至几十个宇宙速度的过程中,水滴的加速能力又是一个人类可以想象的范围之内的。这看起来很冲突。
                        只能说,在转弯那一瞬间,水滴确实是一个没有质量的"影子"。


                        IP属地:俄罗斯来自Android客户端14楼2022-02-16 12:31
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                          好像被吞了好几楼……


                          IP属地:俄罗斯来自Android客户端15楼2022-02-16 12:39
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                            主要还是材料问题,电工预设了一个理想材料以支持这个不可能的锐角转向。


                            IP属地:加拿大来自iPhone客户端16楼2022-02-16 12:51
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                              好好好ヾ(❀╹◡╹)ノ~


                              IP属地:江苏来自Android客户端17楼2022-02-16 15:09
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