第一次計算進行了整整兩天兩夜。
DJS-130計算機一直在嗡鳴,成了實驗室不變的背景音。
第三天是周日。
上午沈一鳴臨時有事,實驗室裡隻剩下三位學生。
窗外,梧桐樹冒出了嫩芽,新綠點點。三月的陽光透過玻璃窗照進來,在水泥地上投出明亮的光斑。
可實驗室裡的氣氛,卻繃得很緊。
李雪梅從電傳打字機上撕下最新一輪的輸出紙帶,鋪在工作檯上,和周偉一起核對。
兩人的眉頭越皺越緊。
「懷民,你來看看。」李雪梅抬起頭,朝正在整理數據的陸懷民招了招手。
陸懷民放下筆記本走過去。這幾天泡在實驗室裡,他對整個課題的脈絡已經摸清了。
「計算結果怎麼樣?」陸懷民問。
李雪梅搖搖頭,把一疊輸出紙帶推過來:
「不太理想。材料參數調了三次,補償效果還是不穩定。你看這兒——」
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她指著紙帶上的一行數據:
「溫度梯度超過三十五度,補償結構的反向作用會出現突變,有時反而加劇局部變形。」
周偉在一旁補充,聲音裡透著些許疲憊:
「薄片排列方式試了三種,結果差不多。界麵處的應力集中問題,比預想更棘手。」
陸懷民湊過去看那些密密麻麻的數字。
很快這連串的數字在他腦中重組成像:高溫區泛紅,低溫區透藍,應力集中處結成深斑,一切都清晰起來。
「應該是界麵應力集中導致的。」陸懷民思索片刻後說,「C-7材料和LC4的熱膨脹係數差太大,在高溫梯度下,界麵處的剪切應力超過了結合強度。」
李雪梅驚訝地看了他一眼。
這問題她和周偉剛剛討論了好一會兒才初步確定,這個入學不到一個月的師弟,竟一眼點破。
周偉也抬起頭,推了推眼鏡:「我們也是這個判斷。可怎麼解決?材料性能是固定的,總不能……」
「那怎麼辦?」李雪梅脫口問。
話出口才發覺,自己竟在向一個剛入學的本科生討教辦法。
陸懷民想了想,他站起身,走到黑板前,擦出一塊乾淨區域。
隨後他畫了一個簡化的界麵模型,標註了溫度、材料屬性、幾何參數。
「我覺得,我們不能隻考慮宏觀的熱膨脹係數差,」陸懷民邊畫邊說,粉筆沙沙劃過黑板:
「還要考慮微觀的。C-7是矽鋁複合材料,本質上是由矽顆粒增強的鋁基體。在高溫下,矽顆粒和鋁基體的熱膨脹行為不同,會產生微應力。」
李雪梅和周偉都站了起來,走到黑板前。
「這些微應力在界麵積累,」陸懷民用粉筆在界麵處畫出一片密集的箭頭,「當溫度梯度足夠大時,就會引發局部塑性變形,甚至微裂紋。因此我覺得,咱們可以嘗試在這中間設計一個過渡層。」
「過渡層?」周偉若有所思。
「對。」陸懷民在黑板上畫出三層結構,最內層是C-7,最外層是LC4,中間則是一層逐漸過渡的區域:
「在C-7和LC4之間,加入一層梯度功能材料。它的熱膨脹係數從內到外連續變化,從接近C-7的值漸變到接近LC4的值。這樣就能平緩應力集中,避免突變。」
他轉過身,看到李雪梅和周偉怔怔地看著黑板上的示意圖。
這個思路比他們之前想的任何方案都更精巧,也更複雜。
因為它不是什麼修修補補,而是是從根本上重設計了材料的結合方式。
實驗室安靜了幾秒。
「可是......」李雪梅遲疑道,「這種梯度材料,我們怎麼製備?國內有這種技術嗎?」
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