蜘蛛丝Ⅰ：超级力学性能

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1、第1期蒋持平：蜘蛛丝I：超级力学性能117能再发生破坏生态、环境的恶劣行为.真正认识到：参考文献保护自然就是保护我们自己，保护环境和资源就是1王振东.云沙泱漭天光闭

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3、谈沙尘暴形成原因与减灾.力学保证子孙后代的幸福和安全.再不能抱着人定胜与实践，2012，34(3)：88-91天"的口号去想征服自然".所以我们不能只看到2王振东.山摧江溢路不通

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5、漫话泥石流.力学与实践，2011，33(3)：87-90水力发电的好处，看不到其对环境的影响，使生态文3长江生态系统己崩溃、特有物种消失一半.人民

6、网,2013年8明受到破坏.月17日4中囯电力百科全书编委会.中国电力百科全书.北京：中国电力出版社，1995蜘蛛丝I：超级力学性能蒋持平1)(北京航空航天大学固体力学研究所,北京100191)摘要介绍蜘蛛丝既有优异的强度、也有优异的延伸率、韧这里，小说家以蛛丝法宝的神通"形象地让我性和适中的刚度，这使得蜘蛛网承受静载和昆虫冲击的能力们领略了蜘蛛丝的超级性能，却仿佛忽略了炼就这均超过其他人造和天然材料,无愧超级生物材料的称号.蜘种神通"的严酷环境.固然，蓝天白云之下、绿树蛛丝的力学性能随应变

7、率的增加而增加，进一步提高了蜘蛛繁花之间结网狩猎，逍遥细品送上门的美餐，充满了网的抗昆虫冲击能力.蜘蛛丝的黏弹性性质和捕捉丝的黏性诗情画意.但自然界也不可避免时有超过网的承受能有效防止捕获的猎物被弹出.本文第II部分介绍赋予蜘蛛能力的大猎物"造访，甚至鸟雀穿越，此时网破猎丝的超级力学性能的自组装分级微结构，第III部分介绍蜘物飞走.更有甚者，在恶劣天气，狂风暴雨裹夹着沙蛛网超级抗损伤和超级带缺陷工作能力的力学奥秘.石断枝袭来，蜘蛛网面临瞬间被荡涤殆尽的危险.关键词蜘蛛丝，超级生物材料，力学性能

8、doi：10.6052/1000-0879-13-360还有，产丝不易，必须节约，再节约.科学家曾用扫描电镜测定过一种蜘蛛丝的直径，仅4¹m(图1)，比人的头发丝还细得多.人们常用千钧一发来形1亿年炼就的超级丝容极度危险，对于蜘蛛丝，不是一发"，而是N分人类自古就惊叹于蜘蛛结网捕食的神奇.在古之一发"了.正是这种严酷环境下的生存竞争，才炼典神话名著《西游记》盘丝洞一回，吴承恩以奇幻瑰就了蜘蛛丝的超级性能.丽的想象，写出了蜘蛛生活习性的神韵和蜘蛛丝的超级性能.在小说家的笔下，蜘蛛妖精的外貌是闭

9、花羞月、超尘脱俗的仙女：闺心坚似石，兰性喜如春.娇脸红霞衬，朱唇绛脂匀.蛾眉横月小，蝉鬓迭云新.若到花间立，游蜂错认真.她们的居处情趣盎然：石桥高耸，潺潺流水接长溪；古树森齐，聒聒幽禽鸣远岱.她们洗浴在滚珠泛玉"的濯垢仙泉.她们使的蛛丝法宝如雪又亮如雪，似银又光似银"，将天蓬元帅绊得跌得身麻脚软，头晕眼花，爬也爬不动，只睡在地下呻吟."图1直径4¹m的蜘蛛丝[1]2013{08{29收到第1稿，2013{10{24收到修改稿.1)E-mail:jiangchiping@buaa.edu.c

10、n118力学与实践2014年第36卷考古表明，至少从侏罗纪时代开始，蜘蛛就已经表1蜘蛛曳丝、横丝、高强度钢和人造橡胶的初始弹性模繁衍生息在我们的蔚蓝色星球了，图2是我国内蒙量E、强度极限¾b、延伸率"max和韧性ak古发现的1.65亿年前的蜘蛛化石.如果要根据现在材料E/GPa¾b/MPa"maxak/(MJ¢m¡3)对蜘蛛丝的研究写盘丝洞后传，应该是亿年蛛丝法蜘蛛曳丝1011000.27160宝重放光华，顶尖科学家争相探寻了.蜘蛛横丝0.0035002.7150高强度钢20015000.008

11、6合成橡胶0.001508.5100从表1看，蜘蛛丝比高强度钢和合成橡胶优异在什么地方呢？见图4(a)[3]，先考虑蜘蛛丝承受横向静载.设横向力为W，根据静力学平衡条件，丝的内力FN=0:5W=sinµ.根据几何关系，cosµ=1=(1+")，其中"为蛛丝应变，即伸长量与原长之比.考虑表1的4种材料，假设它们都达到自己的极限强度和最大伸长，即"max=0:27(曳丝)，2.7(横丝)，0.008(钢丝)，8.5(橡胶丝)，那么可以求得丝的内力与横向载荷之比FN=W=0:811(曳丝)，0.528

12、(横丝)，图21.65亿年前的蜘蛛化石(新浪网)3.977(钢丝)，0.503(橡胶丝).由此求得相同横截面积下这4种材料与曳丝最大承载之比，见表2.2超级力学性能表2承受图4(a)横向静载，表1中4种材料与是什么引发了当代蜘蛛丝的研究热呢?是它的蜘蛛曳丝最大承载之比超级力学性能.参见图3，蜘蛛丝分曳丝和横丝.曳丝包括蜘蛛网的径向丝和将网牵引到树枝或其他固蜘蛛曳丝蜘蛛横丝高强度钢合成橡胶10.6980.2780.073定物上的丝，构成网的骨架.曳丝也是蜘蛛的保命丝，它可以悬吊蜘蛛以避免直接坠地.