薄薄的易拉罐是怎么可以承受那么大的压力的呢(易拉罐yb)

导语：薄薄的易拉罐是怎么可以承受那么大的压力的？

1、引言

一张薄薄的易拉罐的皮，柔柔软软，如果面内去压，轻而易举就弯掉了。但是，如果把它卷成一个圆筒，同样用力去压，就很难压扁。如果再上下封口，形成一个完整的空易拉罐，甚至可以承受我这样一个成年人的重量。这究竟是怎么回事呢？

易拉罐承受成人体力

2、易拉罐的材料

一个物体的承载能力肯定是跟材料密切相关的。同样的材料，豆腐和钢铁是不可同日而语的，所以我们得知道易拉罐是用什么材料制作的。早期的易拉罐是用不锈钢制作的，虽然很结实，但是有点重。后来，技术进步了，铝逐渐成为了易拉罐罐身的主流材料。与不锈钢相比，铝的密度约是不锈钢的1/3，所以从原来60g的不锈钢易拉罐变成了15-21g的铝质易拉罐。大大减轻了重量，同时也足以承受罐内的气压。现在各种各样的易拉罐，除了罐盖那一点点是马口铁，其他部位都是纯铝的。

易拉罐大部分是纯铝的

那么，纯铝这种材料强度怎么样？同学们都知道铝合金，通过掺杂不同的材料，可以改善其力学特性，所以铝合金的种类有很多，力学特性也千差万别。纯铝虽然叫纯铝，但是不同的生产方式，不同的处理方式，也会有不同的力学性能。图示是1060工业纯铝在不同的热处理工艺下的应力应变曲线。大家可以不管这7道次、8道次，都是一种处理手段。大家请关注这个不同曲线的最高点，可以看到差不多是220MPa左右，这个数据跟普通的钢铁比起来虽然还有点差距，但是整体性能已经较为接近了。

纯铝的力学性质

3、受压的稳定性

薄片状态下，根本不能承受很大的压力，会出现一些奇特的现象，力学上叫做“屈曲”。易拉罐的铝皮这么薄，大概是0.3mm，展开后变成平面，两侧受压。这与两侧受拉不同，受压是一种不稳定的情况。当两侧受拉时，即便有一个横向力的干扰，这张薄片也不会产生很大的状态变化，能够很容易的自动的重新平衡。就像山坳里的巨石，即便用力推开，还是会在自重影响下回到原位。但是，当两侧受压时，任何一个细微的横向扰动，就可以打破原始的平衡，并且无法自动找回平衡。就像山顶上的巨石，一有风吹草动，就哗啦啦滚下去，再也回不到山顶了。受压状态下，一旦某处有轻微弯曲，就会在压力的作用下弯的更厉害。而此时对应的外载荷还远未达到极限应力220MPa对应的载荷值。所以，薄片的受压能力很弱。

受压屈曲

既然薄片受压能力弱原因来自于它的不稳定性，那么如何提高它的稳定性呢？这里不得不提一下集装箱。大家想一想，集装箱一层又一层堆在码头，它的侧板受到的就是压力，所以它也容易失稳。仔细观察集装箱的侧板，会发现它并不是一块平整的侧板，而是有一些纵向的褶皱。正是这些褶皱增加了侧板的等效厚度，从而提升了它的抗失稳能力。将易拉罐围成一圈，同样可以实现增加“等效”厚度的目的。其实就是提升了它的抗弯能力，因为屈曲就是弯曲的效果。如果将上下两侧再封口，形成一个整体，那么相当于封口附近有了额外的约束，这样只有中间部分比较容易弯，受压能力就可以再次提升。

集装箱是如何抗失稳的

4、总结

承载能力离不开具体的结构形式，抛开结构说载荷，都是耍流氓。

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