剪切与扭转的奥秘：北极星导弹与斜裁睡袍

拧一拧，扭一扭！

纵然是欢乐与哀愁，

希望和畏惧，还有安宁与争斗，

千般百种皆在人生的丝线上交错。

——沃尔特·斯科特爵士（Sir Walter Scott），《盖伊·曼纳宁》（Guy Mannering）(www.xing528.com)

此处应该引用桃乐丝·帕克（Dorothy Parker）的一段书评，开头是：“这本书告诉我的会计学原理比我想知道的还多。”其实我敢说，我们中许多人都倾向于得出这样的结论，即事物在剪切状态下的行为方式归根结底是专家们操心的事情。我们觉得自己能应付拉伸和压缩，但是轮到剪切，我们则会心神不定。

因而，不幸的是，我们在弹性教科书中学到的剪切应力被假设为施加于曲轴或更无聊的梁等东西上的力。尽管这种方法无疑是有价值的，但它在某种程度上并不吸引人，而且它转移了人们对一个事实的关注，即剪切应力和剪切应变绝不仅限于梁与曲轴，而是遍布于我们实际制作的一切东西——有时会产生意料之外的结果。这就是为什么小船会漏水，桌子会晃动，而衣物会在错误的地方鼓起来。不仅是工程师，还有生物学家、外科医生、女装裁缝、业余木匠和制作椅子套的人，如果他们眼见剪切应力而不心生畏惧，他们就都能过上更好且更富有成果的生活。

如果拉伸与拉扯有关而压缩与推挤有关，剪切就与滑移有关。换言之，剪切应力度量了固体的一部分滑过紧邻区域的趋势。这类事情会发生在你把一副扑克牌扔到桌上或从某人脚下猛然拉出地毯的时候；它也发生在任何东西被扭曲的时候，比如脚踝、轿车或任何其他机械部件的驱动轴。被剪切或扭曲的材料往往表现得相当直接且合理，但是，当我们开始探讨这种行为时，使用专门的词汇自然大有裨益。所以，我们可能要从几个定义讲起。