一元硬币多大 多大的力气才能把一元硬币掰断?

为了科研,违法就违法了。
抱歉,来晚了,上午要给老板搬砖,所以只能下午做了。
据说知友喜欢看图,前方多图预警,爪机党先保存哈。

——————————————华丽的分割线——————————————


一元硬币直径为25mm。
然后我使劲的掰,结果没弯。事实证明,硬币是个直男,是掰不弯的,更别想从菊花哪里掰断了。嘿嘿,开个玩笑啦。
人手掰硬币,是一个比较复杂的过程,类似三点弯或四点弯,为了简化起见,我就采用三点弯的形式来做了。(为啥不用四点弯?没找到夹具我会告诉你?)
实验装置,直接上图了。




其中,跨距(支撑辊轴中心距)20mm,辊轴直径10mm,加载头是底部为平底,宽约2.5mm(忘量了)。试验机我就不放图了,以免暴露了。
然后开始加载了。




好了,小伙伴们肯定等不及载荷曲线了。



曲线的拐点在1100N附近,这个时候,可能金属屈服了。但是还没有坏(这个自然了,塑性材料嘛),部分区域开始进入塑性强化阶段,载荷继续上升,只不过斜率降低了(这个也很容易想到嘛)。(这个解释可能存在问题,因为条件比较复杂,需要计算,但大概就是这个意思吧。)
大概到了2500N的时候,我决定停下来了。为啥?感觉加载头要跟下面的辊轴碰到了。
可见,虽然工况(边界条件)可能有所不同,但是实验的屈服载荷和徐老师模拟的差别不大(金属最简单了,当然差别不大了)。
恩,上长硬币图吧。


看看,菊花哪儿那么容易坏~~~


————————————再隔一次————————————
好像实验挺简单的,可是放假了,管这个设备的师弟不在,我只好自己亲自动手了,而且屋子特别热,大把大把的汗呀。求顶起好不~~~什么,还想知道其他硬币的?不然不给顶?好不,已经违法一次了,不如多违几次(开玩笑啦,像我这样的守法好公民,怎么可能呢,我这是为科研献身好不)。

其实我还准备了五毛和一毛的硬币,可惜他们太小,暂时找不到合适的夹具。当然,我是不会就此罢休的,因为我又从包里翻出了一个五分的,哈哈
————————————割了————————————
五分的直径24mm,哈哈,差不多了。(一时高兴,忘了把测量图照一张了,请相信一个苦逼的博士生科研道德哈)。

直接来测量图。
开始放上去

一元硬币多大 多大的力气才能把一元硬币掰断?



加载300N时


大概600N时


大概900N时


载荷位移曲线载荷位移曲线
大概在600N~700N之间发生了类似屈服的现象,载荷最终到达顶峰值950N。
所以,想掰断(那是不可能的,掰弯吧)一块钱,先找个5分的试试。

————————————我是最后一个分割线——————————

第一次在作答,答的不好,请大家原谅。
暑假+周末+七夕,再实验室搞的热火朝天的,能不能给点鼓励乎?
本人力学博士生,有相关问题欢迎讨论哈。

感谢各位只有热情的点赞。根据 建议,我写个小结和一些评论的反馈吧。
关于本问题的小结:
1、鉴于实验结果,一元硬币对于大多数人来说,是用手掰不断、也掰不弯的。五分的倒是有可能掰弯。
2、塑性材料(如一元、5分硬币的材料及很多金属,如金银、低碳钢、铝合金等)在屈服后具有很大的延展性,一般不会直接被掰断。如果要折断,可以反复弯折,使之疲劳,则很快就会断的。(相信很多人都有弯断铝片的经验)
3、本实验中,一元硬币发生类似屈服现象的载荷在1100N(约110kg)左右,极限载荷受实验条件限制,做到了2700N;五分硬币发生类似屈服现象的载荷在600N(约60kg)左右,最大载荷到950N。但并不代手使力到达上述时就能掰弯,受力方式(或者更专业一点称为边界条件)不同,载荷也不同。
4、恶意损坏人民币是违法的,但是本人用于实验,真要违法也就认了。


关于评论的小结:
1、看到这么执拗的答案,我不禁想问多大的力气才能把答主掰弯。
答主是掰不弯的,现在可以征妹子了吗?答主在北京五道口附近某高校,博三(类似硕博连读,没那么老)。(已有妹子,勿念)
2、如果是在很短时间内突然作用一个很大的力,可不可能断? (一个好问题)
这是可能的。短时间内给一个很大的力,一般我们称为动态冲击。越接近动态的问题,固体越趋于脆性,而越慢,则越接近流体。故塑性材料和脆性材料没有严格的界限,固体和流体也没有严格的界限。(为了使大家都能看懂,写的比较简单,同行勿怪)
3、如果瞬间加力超过其屈服力会怎么着?
瞬间加力超过其屈服力,显然他会弯。看你这个有多瞬间了(时间有多短了)。短到一定程度,也会和脆性材料一样,直接断掉了。(我猜的,这方面研究不多T T,有时间和我同学讨论一下吧。)
4、我特别想知道 你兜里怎么会有个五分钱。
在帝都,这不是问题。部分超市会找的。我这个可能是我上次去学校财务报账时给我的吧。


根据评论再做一次更新。
1、关于如何使得硬币断的问题,冲击和低温都是有可能的。冲击的解释请参考 的评论:“理论上所有材料都具有流变性质,针对硬币这样的金属材料,韧性表现强于脆性,这也是最后试验没有将其掰断的原因,只不过流变跟时间的相关性太强,跟加载速率有着很大的关系,如果时间足够短的话,如果加载器具横截面足够小,可以让材料表现出脆性特征,也就是直接切成两瓣,这就要求荷载足够大,施加菏泽时间足够短。”
没有条件做液氮实验、没有时间做冲击试验,请大家原谅。我要赶着把自己项目实验做完,好跟老板请求回家。
2、样本太少问题 ,受力的点不对的问题@Johnny Shen 。已经交代了,本次实验仅仅模拟手掰弯硬币,手掰硬币,我想到的手势是双手十指支撑硬币两侧,两个拇指定在中间,这个与三点弯曲和四点弯曲十分类似,但肯定不完全一样,而且,每个人的手指、姿势都不一样,如果非要考虑那么仔细,几乎不可能也没有意思,所以可以允许我们有一定的简化,这里我选用了三点弯曲来类比,旨在提供一个宏观上的认知:载荷到底有多大。当然实验载荷仅仅作为一个参考,如果所有的实验都能精确的与实际工况模拟,飞机也就不用试飞了,直接定型就可以了。既然本来就是模拟实验,也没有经费支持(大家都知道博士生都很穷的),重要的是真没时间T_T,也就没做多组了。
当然,由衷的感谢你们的指出了,可以让我以后的实验更加完美。
3、加载过程中力臂发生了变化?@Sidong You
大变形后确实力臂发生了变化,会影响到载荷的计量与分析,感谢提醒。
4、我想问一下,那个位移曲线为什么随着x轴往右到一个顶点之后y轴会往下掉?这如何理解?@Frank Huo
塑性增强使得刚度增大,力臂增大、截面变小等使得刚度变小,增大效果不足以抵消刚度变小的因素,所以降低了。

PS:大家别猜了,本人就读于五道口男子职业技术学院。你咬我呀~  

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