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2023年夏天，一家海洋旅游公司OceanGate的深海潜水器“泰坦号”在前往泰坦尼克号沉船残骸的途中发生内爆，导致船上5名乘客全部遇难。虽然可能有很多问题导致了“泰坦号”深潜器的灾难，但它的碳纤维船体引起了特别的关注，尤其是因为它是最早使用这种材料的潜水器之一。 根据美国休斯顿大学的一项最新研究显示，通过使用计算机模拟来分析具有某些缺陷的薄壁圆柱体的屈曲强度（这种结构几乎与“泰坦号”相同），发现碳纤维的“微屈曲”可能会导致船体失去相当大的强度。  “泰坦号”深潜器内爆事件回顾 6月18日，包括OceanGate创始人兼首席执行官斯托克顿·拉什，77岁的前法国海军军官保罗·亨利·纳吉莱特，58 岁的英国亿万富翁、冒险家Hamish Hardin（曾于2022年6月4日乘坐杰夫·贝佐斯蓝色起源火箭飞往太空），48 岁的巴基斯坦商人Shahzada Dawood（搜寻地外智慧组织董事会成员）和他的儿子苏莱曼在内的五名乘客搭载一艘深海潜水器观看历史悠久的泰坦尼克号沉船事故。 这艘名为“泰坦号”深海潜水器在出发约1小时45分钟后便失联，经过几天的密集搜索，美国海岸警卫队在距离泰坦尼克号船头仅1600英尺的地方发现了失踪潜艇的碎片，并得出结论认为该船已内爆，船上人员全部遇难。  从泰坦尼克号残骸附近的海底打捞到的泰坦号潜水器残骸 随之而来的是一系列猜测，这其中也包括之前对该公司的大量投诉，关于“泰坦号”下降到海平面以下12500英尺（远远超过任何潜水员所能达到的1090英尺）时可能出了什么问题。许多人很快就把矛头指向了泰坦号的碳纤维船体，这是第一艘使用这种材料的潜水器。 导演兼深海探险家詹姆斯·卡梅伦当时告诉《华尔街日报》：“我从未相信在圆柱形船体上缠绕碳纤维的技术会奏效。我觉得这是个糟糕的主意。”  美国海岸警卫队从加拿大极地王子号研究船上搜寻潜水器 最新研究进展 现如今，美国休斯顿大学的这项新研究可以准确地解释为什么碳纤维会导致“泰坦号”深潜器发生灾难。在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表的一篇新论文中，科学家们分析了薄壁圆柱体，尤其是细长圆柱体是如何屈服于海洋压力的。 虽然研究人员在论文中没有直接研究“泰坦号”，但这艘注定要沉没的潜水器将是论文中探索的此类船只的一个例子，该论文使用计算机模拟，开发了基于某些缺陷来预测壳体屈曲强度的方程。 论文指出：局部变形和随机形状的缺陷是薄壁承载结构屈曲型失稳的显著特征。然而，人们普遍认为，这些缺陷结构对机械载荷的复杂相互作用还没有得到充分的理解，正如现在仍在继续的屈曲引发的灾难性失效就是明证。 就“泰坦号”潜水器而言，这是一场缓慢发展的悲剧，因为它的碳纤维船体在多次（近十几次）下降到泰坦尼克号的过程中承受了几次载荷压力。碳纤维以重量轻、强度高而著称，但是，当受到强大的力的作用时，比如泰坦尼克号所在的深海区的压力，碳纤维会随着时间的推移而变弱，导致随后的每次下降都比上一次更危险。  休斯顿大学Roberto Ballarini是这项研究的合作者，他在一份新闻声明中说：“众所周知，在压缩载荷下，碳纤维复合材料中的纤维容易发生微屈曲，它们可能会从周围的基体上剥离。如果“泰坦号”的船体在潜水过程中承受的极端压缩压力下造成了这种损伤，那么它的刚度和强度就会显著降低，再加上制造过程中不可避免的几何缺陷，可能导致了其屈曲引发的内爆。” 虽然“泰坦号”的悲剧很可能是可以避免的，因为根据报告显示，由于该船的设计缺陷，它采取了节省成本和时间的措施，但它的例子可能会推动未来的潜水器设计，特别是在联邦调查人员在未来几个月公布调查结果之后。 |
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