从力学角度浅谈为什么iPhone 6容易变弯
iPhone6国行版已经发售,相信不少小伙伴们都将新机拿到手(觉得多余可以送我一台),不幸的是和前面几代iPhone相比,iPhone6似乎更容易被掰弯,不少土豪已经通过亲身实践向我们证明了这一点。在“弯曲门”之前,苹果也遭遇过“天线门”、“掉漆门”等危机,一旦粘上苹果,任何问题都会被无限放大,演绎出各种门事件,当然苹果公关也一如既往表现出强硬的态度。
不少科技媒体在关注“弯曲门”时往往把注意力放在了苹果的态度和结果上,乐此不疲的向我们爆料哪位网友的iPhone6又被掰弯啦,却很少关注iPhone6易弯折背后的原因。还好笔者大学专业课还没有扔掉,知其然还要知其所以然,接下来我就简单的从力学的角度谈一谈iPhone6为什么容易被掰弯。
从力学的角度浅谈为什么iPhone6容易变弯
很显然这是一个典型的材料力学和结构力学问题,正如猪小宝在知乎上的激动心情一样,iPhone的话题上能出现弯曲、结构、挠曲强度等结构工程的术语实属难得。如果iPhone6没有像现在今天做的又长又薄弯曲门就不会出现,大家对结构的关注也不会这么强烈。
iPhone6作为一个生活中使用频率较高的结构体,却能够轻松被徒手掰弯就已经证明了在强度上是有问题的。想要了解其中的原因,大家要对iPhone6使用的材料以及其力学特性有所了解。
以下是测试iPhone6弯曲强度的实验图,模拟了日常手掰、坐弯等使用场景,从力学建模的角度出发,这其实是一个典型简支梁受弯模型(这里把iPhone6当作杆件来看待,虽然iPhone6的横向尺寸并非远小于纵向尺寸,但这样假设可以让大家对受力原理有直观的了解)。
iPhone软压测试
iPhone6受弯测试模型(图片引自知乎)
当有力施加在杆件上后,杆件就会产生变形,事实上再硬的物体在遇到外力的时候都会产生变形,只是很多无法用肉眼辨别(没有所谓的刚体),请大家想象一下所有的材料其实就是一个橡胶体,只不过有的材料弹性大,有的弹性小,弹性大的物体只要一放手,它就会回弹变回原来的样子,弹性小或者用力过大超过了物体弹回的范围就会造成破坏,比如iPhone6被掰弯就是典型的例子。
杆件破坏的情况有三种,第一种是强度不够受剪破坏,比如一根铅笔被掰断;第二种是抵抗变形的能力不够,比如铁丝很容易被掰弯,第三是失稳,显然iPhone6变弯属于第二种破坏(破坏过程可参见猪小宝知乎回答),由于在变形和破坏掰断之中首先发生的是变形,同时iPhone6不存在失稳现象,所以这里主要考虑变形破坏。
了解以上之后我们回过头来再问为什么iPhone会变弯?有人说材料太软,应该用更硬的材料,也有人说iPhone6太薄,应该做的厚一点,厚一点就不容易掰弯。这两个回答也解释了iPhone6容易变弯的两个因素,一个是材料,一个是截面形状,分别对应两个名词E(弹性模量)和I(惯性矩)。
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