钢丝杨氏模量大小 钢丝10的9次方是不是不标准
光纤虽仅有125微米直径,仿佛同头发丝一般细小,常有人问及光纤是否易断。答案为:虽然易受外力影响而断裂,但其内在的强度却不容小觑。
- 玻璃纤维的强度已得到证实
- 光纤中交织着各种力的作用
- 瑕疵对光纤的影响不可忽视
玻璃纤维的强度已得到证实,其在人类历史长河中,一直被用于创造美丽与透明的作品,同时亦展现了其坚固与耐用的一面。直至1887年,英国科学家波伊斯(Sir Charles Vernon Boys)的创新实验,才真正揭示了玻璃纤维作为扭力弹簧的精密用途。
波伊斯建造了石并利用烧熔的玻璃棒纤细的玻璃丝,其目的是使用玻璃丝作为扭力弹簧。这一实验不仅精准测量了万有引力常数G,还优化了卡文迪许的早期测试结果。出乎意料的是,这根由波伊斯精心制作的玻璃细线长达27米,其强度丝毫不逊色于同等规格的钢丝。
这一实验为玻璃材料日后的广泛应用打开了大门,人们开始利用其强度进行各种创新。早期的专利中,已开始利用类似的方法制备玻璃丝。
对于光纤而言,涉及到的机械力概念众多。例如应力,它存在于块状玻璃以及玻璃纤维中。在连续体力学中,应力表示连续材料中相邻粒子彼此施加的内力。
以液体为例,当液体在密闭容器中受到压力时,每个粒子都会被周围的所有粒子推压。这些宏观力实际上是大量分子间力的碰撞结果。
应变也是描述材料形变的重要量度。对于遵循胡克定律的材料,应力的变化与应变之间存在一定的关系。
提到杨氏模量,它有时也被称为“弹性模量”,是评估材料刚度的重要参数。以绳子挂砖头的例子来说,我们可以通过计算应力与应变的比值来得出杨氏模量。
光纤中若存在瑕疵,便形成了薄弱点。这些瑕疵改变了纤维的应力分布,从而影响了光纤的强度。在光纤生产过程中,条件十分苛刻,且生产后的光纤必须经过严格的张力筛选,以确保其强度满足使用要求。
光纤的主要成分是二氧化硅,理论上具有极高的机械强度。由于瑕疵的存在,实际中的光纤强度会有所降低。以常规的单模光纤为例,其直径虽小,但在实际应用中仍需经过张力筛选等严格测试,以确保其在使用过程中能够承受得住长期使用的考验。
对于保偏光纤这种特殊类型的光纤而言,其制作工艺更为复杂。虽然在其结构中仅增加了两个应力区,但在制作过程中仍可能对棒体造成损伤,从而影响其强度。保偏光纤在完成张力筛选后,还需进行静态疲劳因子等其他相关测试。
切割光纤时也需格外小心。普通的单模光纤切割相对简单,但保偏光纤由于特殊的设计和材料属性,切割时更容易出现开裂等问题。在切割保偏光纤时需采用特殊的技巧和方法。
在日常生活中,我们也能观察到玻璃制品因表面微小瑕疵而导致的碎裂现象。这再次提醒我们,即使是看似坚固的物体也可能因为微小的缺陷而变得脆弱。
总结而言,无论是通讯行业的光纤还是日常生活中的玻璃制品,其性能都受到多方面因素的影响。在应用过程中需综合考虑其光学、机械等多方面性能以确保其安全、可靠地运行。
玻璃家族庞大且多样,每一种材料都有其独特的性能和应用场景。在特定情况下,即使机械性能不是最佳,也会因其他优秀性能而得到应用。