尺子是物品吗(为什么物体的尺度越小而强度却越大)

为什么物体的尺度越小而强度却越大

材料强度的尺度效应不能一概而论，但是一般来讲来讲，材料尺度对它的强度有很大的影响，而材料的尺度又包含宏观尺度和微观尺度，宏观尺度包含材料的几何形状的尺度，长、宽、高、缺口的大小等等，微观尺度包括多晶材料的晶粒（grain）大小，结构材料的单元（Representatice volume cell）的尺度等。我们先将讨论的范围缩小到只考虑宏观的尺度，只考虑各向同性材料。这样通常来讲，理想的各相同性材料没有尺度效应，材料的强度应该是不随大小改变。原因的话我们先从什么决定材料的强度来说起。首先定义下强度：强度是指材料在失效前能承受的最大应力，理想材料内部没有缺陷，所以强度作为材料的固有属性是不会变的，但是为什么在实际工程材料中，强度为什么会存在尺度效应呢？这是因为材料不可能完美，总是会有缺陷，而这种在内部结构的缺陷源于材料的制造过程，很明显这些缺陷会随着材料的大小而改变。另外这些缺陷的位置也有很大的随机性，所以材料尺度越小，有缺陷的机会会少，或者这些缺陷的数目也少，从而强度越大。那也许你会问了，那如果我们把材料做到纳米尺度，是不是材料强度就很高？答案当然是的。加州理工有个组（Dr. Julia Greer) 就做了这样的事情，他们的成果近几年都陆续发表在nature，science上。他们做的很简单，就是将陶瓷做到纳米尺度（5 nm左右），而且材料属于结构材料，这样大大提高了材料的强度和其他性能！他们能成功的一个重要原因便是小尺度使得材料接近完美。

河南又成暴雨中心？专家详解与“7·20”异同

根据中央气象台预报，8月21日至24日，我国自西向东将有一次强降雨天气过程。其中，刚刚经历“7·20”特大暴雨的河南，将在时隔一个月后，再次遭遇强降雨。

此次强降雨与“7·20”特大暴雨相较，强度如何？致灾风险大吗？中国气象报记者邀请中央气象台首席预报员张涛进行权威解读。

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影响9省市 四川河南降雨最强

张涛表示，此次强降雨具有影响范围广、局地降雨强、系统移速快等特点，同时，在黄淮地区伴有大风。

由于这次过程移动速度比较快，所以累计雨量不会特别极端，但短时雨强比较大，需要引起注意；此次降雨叠加河南前期受灾区域，影响非常大，水库、湖泊、河流都需要严阵以待。

张涛解释，从系统配置看，此次强降雨过程是十分典型的季风降雨，副热带高压西伸，让来自印度洋、南海、西太平洋的暖湿气流顺畅地沿副热带高压西侧边缘北上，与来自北方的冷空气成对峙之势，造成大范围降雨。

强降雨影响范围广。四川、重庆、陕西、山西、河南、湖北、安徽、山东、江苏等9省（市）都在强降雨落区里，整体以中到大雨为主，但在几个比较集中的地方，会出现大到暴雨。

其中，以四川盆地和河南的降雨最强，局地雨量可达250～400毫米，这已是特大暴雨的级别。

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河南需警惕叠加影响致灾

这次过程中，河南又是暴雨中心。时隔一个月，不禁让人想起上个月“7·20”河南暴雨，两次过程在强度、成因上有何异同？

张涛表示，河南这次的暴雨过程与“7·20”不同。这次降雨过程是移动性的，不会重现此前降雨的“盘桓不前”，因此累计雨量不会特别极端。

进一步说，这次过程是副热带高压西侧引导气流和水汽组合形成的暴雨，是典型汛期暴雨配置；相比之下，“7·20”过程中台风和副热带高压在海上，离得较远，属于间接影响，加上水汽和地形等方面产生“化学反应”，不仅今夏独有且历史罕见，最终导致了那场罕见破纪录暴雨。

不过，张涛特别提示，这次的累计雨量虽然不会特别极端，但仍可能会给河南带来非常大的、很不利的影响。因为一个月前极端暴雨给河南带来的灾情影响尚未完全过去，此次降雨区域又与前期暴雨受灾地区重叠，因此，特别建议当地提前做好防汛排涝和应急处置准备工作。

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河南山东等地还需防范大风

张涛表示，这次降雨过程有一个十分典型的特点是不仅雨大、风还特别强。随着夏秋季节转换，北方的冷空气渐渐活跃，与来自南方的暖湿气流碰撞过程中“搓”出三个气旋，落在西南到东北一线上，分别位于东北，西北地区东部到河南、山东，以及四川盆地。这三个区域也是本轮降雨集中区域。

特别是西北地区东部到河南、山东的气旋沿河南、山东向东移动过程中自带强风，强风加大雨，破坏力更强。

从防范角度来说，这个气旋经过的沿线地区可把这次过程当作“陆地上的热带气旋”，以高标准进行防范。根据预报，22日至24日河南中东部、山东大部及黄海海域将先后有4～6级、阵风7～9级的旋转风，局地阵风可达8～11级。

因此，河南、山东等地需做好户外广告牌、临时搭建物的加固，减少或避免高空作业；黄海海域需防范大风对过往船只、海上作业的不利影响。

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过程仍具有不确定性

需关注强对流天气

张涛提示，这次过程冷暖空气交汇中“搓”出的三个气旋，目前可以预见三个降雨中心大致的位置和强度。

但我们还需要关注的是，可能隐藏在三个降雨中心下，尺度小得多的强对流天气过程。这些像“水沸腾后的小水泡”一样的强对流过程，是真正决定单点降雨极端性的中小尺度系统。

从自然规律上来说，尺度越小存在的不确定性就越大，可预报性就越低，所以，各地还需动态关注当地气象部门滚动更新的短时临近预报预警信息。

作者：卢健 王美丽

图片来源：中央气象台

来源： 中国气象局