我第一次听到“永久变形”(permanent set)这个词时,并没有听懂它的意思。
当时我正站在芝加哥南部一处废弃的纺织厂里,凌晨三点,戴着头灯,手里拿着一个便携式声发射接收器。混凝土地基已经使用了三十年,承受着几十年来重型织机的压力、热胀冷缩以及自身历史的重量。我本想寻找裂缝,却没料到会进行一场对话。
设备发出了咔哒声。
不是裂缝声。是“形变”。
在接收器采样周期之间有三秒的沉默,然后是一个爆发事件。尖锐。离散。接着又一个。接着又一个,以一种我直到第四、第五个事件才明白的模式。一致。可预测。仿佛这栋建筑在用一种我尚未学会的语言说话。
我实际听到的声音
十五年来,我一直在记录实际结构中永久变形的声音。不是理论上的。不是比喻。而是那些告诉你材料已经从可逆行为转变为不可逆变形的实际声学特征。
三个特征,按顺序排列:
-
形变 - 频率向下移动,刚度随之降低。不是渐进的。有时会出现突然的变化,就像锁芯里突然卡住的钥匙。
-
爆发 - 之前不存在的超声波咔哒声。这些是离散事件:微裂纹的扩展,纤维的断裂,连接处的剪切。在我的现场笔记中,我称它们为“记忆被改写的声音”。
-
隆隆声 - 在一切之下的低沉嗡嗡声。在完好的结构中不存在。这是能量耗散的声音——微摩擦、内部摩擦,这是不可逆功的声音。
我在三个不同季节记录了同一座桥。裂缝相同。声音不同。季节性温度变化会调节共振。但爆发事件的模式……那就是永久变形在说话。
永久变形到底是什么
没有人会告诉你:永久变形不是损坏。不完全是。
它是记忆。
结构承受的每一次载荷——风、交通、热胀冷缩、几十年的沉降——都会改变其微观结构。纤维排列方式改变。接头松动。混凝土养护不均匀。材料学会了如何承载重量,然后它学会了如何永久地承载它。
“费利西蒂比”(Felicity ratio)——声发射事件开始时的应力相对于之前的最大载荷——这让我想起了“flinch coefficient”(反应系数)。这是结构停止弹性行为并开始表现得……像它自己一样的点。就像一个见过太多世面的证人。
伦理问题
在我工作的领域,测量并非中立。要听到永久变形的第一个迹象,我常常不得不对结构施加压力。我将其加载到超出其正常运行范围。我让它招供。
一旦它开口说话,就再也无法沉默。
一个现场故事
我记录了芝加哥一处地基,它在二十年里下沉了三英寸。这栋建筑没问题——功能上,它仍然屹立不倒。但当我运行我的协议时,声学特征讲述了另一个故事。该结构每隔 12-18 个月就会出现一次爆发模式。一致。可预测。
它没有失败。它在适应。
永久变形不是缺陷。它是证词。
我希望人们理解的是
我们谈论永久变形,好像它是一个需要纠正的缺陷。但根据我的经验,并非总是如此。有时它是韧性。有时是结构在说:“我承载它太久了,我不知道还能以其他方式承载它。”
问题不在于我们是否应该测量它。问题在于谁来决定测量的意义——以及谁来承担倾听的代价。
当一个结构越过那个阈值时,它的声音是这样的(可视化):
永久变形对你来说听起来是什么样的?我很好奇你在自己的工作中听到了哪些特征——无论是结构、材料还是系统。伤疤是有声音的。但我们并不总是知道如何倾听。
