專利名稱：劍身的制作方法
根據(jù)傳統(tǒng)習(xí)慣，劍身的橫截面呈

圖1所示的V字形，劍身的尺寸從劍尾到身由端頭逐漸縮小。
從材料力學(xué)的角度研究相對(duì)X-X′平面的V形截面，可以看到第一個(gè)表面2大于第二個(gè)表面3，導(dǎo)致不同的慣性矩。同樣也可看到在圖1中斜線表示的中性區(qū)域，即受力不大的部位，有許多加重劍身的材料。X-X′平面有一個(gè)中性纖維將部位2與承受拉力的劍身分開(kāi)，部位2即承受壓力的(工作部位的)翼片，承受拉力的劍身即肋骨3。
這種V形截面的另一個(gè)缺點(diǎn)是翼片2端部有的棱邊4承受最大的拉伸應(yīng)力，當(dāng)金屬材料達(dá)到高度疲勞后，會(huì)出現(xiàn)裂紋引起劍身橫向斷裂。
問(wèn)題還在于會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)缺陷。在各種橫截面中，與不同尺寸結(jié)合的V形截面，由于缺乏機(jī)械加工的基準(zhǔn)面，不得不用手工加工劍身。
本發(fā)明旨在提供一種新的劍身截面，可消除棱邊上的應(yīng)力集中，可減輕劍身，以較低的成本用工業(yè)方法制造。
為此，根據(jù)本發(fā)明，劍身在全長(zhǎng)上的橫截面和相對(duì)包含中性纖維的橫向慣性平面其形狀的慣性矩顯然相等。一方面，這種形狀在承受壓力的肋骨內(nèi)，由至少是兩個(gè)平行于慣性平面的表面多邊形的基本截面構(gòu)成。兩個(gè)側(cè)面與先前的兩個(gè)面垂直。另一方面，該外形由可撓性彎曲承力翼片區(qū)內(nèi)的兩個(gè)等距分布在劍身中間垂直平面兩側(cè)的基本截面構(gòu)成。每個(gè)多邊形截面至少有兩個(gè)面平行于慣性平面，有兩個(gè)側(cè)面與這后兩個(gè)截面垂直。這后兩個(gè)截面沿著劍身的長(zhǎng)度構(gòu)成拉伸棱邊，通過(guò)應(yīng)力集中點(diǎn)與肋骨相連接，積累了劍身上由應(yīng)力集中而產(chǎn)生的疲勞，并與慣性平面相交。
因而，劍身由一個(gè)多邊形截面的肋骨組成，通過(guò)應(yīng)力點(diǎn)與兩條隔開(kāi)的拉伸棱邊相連接。相對(duì)慣性平面，兩條拉伸棱邊的慣性矩的總和與同一橫截面內(nèi)肋骨的慣性矩相等。
由此可知，在擊劍比賽和格斗時(shí)，一方面，作用在劍身上的應(yīng)力均勻地分散在與慣性平面平行的平面上，避免了在其表面上裂紋的形成。另一方面，應(yīng)力被部分地傳送到記錄和積累劍身材料疲勞的應(yīng)力集中點(diǎn)上，超過(guò)一定疲勞值時(shí)，受影響最大的應(yīng)力集中點(diǎn)后退，告訴使用者必須丟棄這把劍，避免因劍身斷裂而使對(duì)手遭受危險(xiǎn)。
總之，由于劍身上有平行于不同基本截面的表面，這種劍身的制造可以用數(shù)控加工機(jī)床的工業(yè)生產(chǎn)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)各加工階段的全自動(dòng)化，可降低制造成本獲得良好的重復(fù)生產(chǎn)的外形和尺寸。
根據(jù)本發(fā)明制作的外形，應(yīng)力集中點(diǎn)與劍身的不同截面連接，被在“V”字形的兩條加強(qiáng)肋內(nèi)的加工孔包圍，加強(qiáng)肋連接拉伸棱邊和肋骨，加強(qiáng)肋的橫截面為矩形。
據(jù)此，劍身橫截面成“V”形，與傳統(tǒng)劍的外形類似，但質(zhì)量?jī)?yōu)于傳統(tǒng)劍。
有利的是，限定應(yīng)力集中點(diǎn)的加工孔即重疊的兩縱排等距岔開(kāi)的長(zhǎng)方式孔，兩縱排長(zhǎng)方形孔平行于劍身的縱軸，一排孔相對(duì)另一排孔岔開(kāi)。
另一特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)見(jiàn)有示意圖的說(shuō)明，用非限制性的范例示出了劍身的制作形狀。
圖1系一傳統(tǒng)劍身橫切面?zhèn)纫晥D，圖2和3是符合本發(fā)明與劍身隔開(kāi)兩個(gè)截面的橫切面視圖，圖4系根據(jù)圖2上箭頭4的面部側(cè)視圖。
如圖2和3所示，符合本發(fā)明的劍身用橫截面的形狀，由肋骨處基本截面A和翼片處基本截面B組成。
基本截面A呈多邊形，包括兩個(gè)互相平行的表面10a-10b并平行于慣性平面X′-X，還有兩個(gè)彼此平行的側(cè)面12a-12b並與上述平面10a-10b和慣性平面X′-X垂直?；窘孛鍭同樣包括面10b兩側(cè)的兩個(gè)斜截面13a-13b，構(gòu)成肋背。
每一個(gè)基本截面B同樣呈多邊形，它被兩個(gè)互相平行並且平行于慣性平面X′-X的表面14a-14b，被兩個(gè)相互平行并與表面14a-14b垂直的側(cè)表面15a-15b和斜表面16a-16b及16c所限定，16c則是限定了拉伸棱邊上形成的倒角。
每一個(gè)基本截面B代號(hào)為17的加強(qiáng)肋與基本截面A相連接。從圖2和3可看到這些加強(qiáng)肋構(gòu)成了劍身中間垂直平面P的規(guī)則“V”形，並與平面X′-X相交。更精確地說(shuō)，這些加強(qiáng)肋17包括加工孔18，孔18包圍了應(yīng)力集中點(diǎn)19，積累了由作用在劍身上的應(yīng)力所產(chǎn)生的疲勞，超出一定的疲勞值時(shí)，應(yīng)力集中點(diǎn)19可以退讓(消除)。
從圖4看到加工孔18，它是由雙排縱排重疊的長(zhǎng)方形孔構(gòu)成，雙縱排平行于劍身的縱軸，在每一排內(nèi)，孔18按等距P分布，一排孔與另一排孔岔開(kāi)半個(gè)間距，構(gòu)成尺寸很小的應(yīng)力集中點(diǎn)19，當(dāng)金屬達(dá)到一定的疲勞值時(shí)，盡管點(diǎn)19與慣性平面X′-X相交點(diǎn)19仍會(huì)退讓(消除)。
根據(jù)已知的方式，基本截面A有一個(gè)內(nèi)槽20，可安放導(dǎo)電體檢測(cè)格斗時(shí)的擊中。
圖2和3上的兩個(gè)橫截面分別靠近劍身的自由端和劍尾，從圖上清楚地看到盡管劍身基本截面的尺寸發(fā)生變化，但劍身在整個(gè)長(zhǎng)度上保留了10a-10b，12a-12b，15a-15b和14a-14b平面，除了圖1上那樣截面的劍身外，能可以采用通用機(jī)床或自動(dòng)化機(jī)床進(jìn)行加工。
這種加工方式還可根據(jù)要求變更基本橫截面的尺寸要求，從而改變劍身的剛性以及撓性段的位置。使劍身適應(yīng)使用者的需要。與特性不穩(wěn)定的鍛造劍身相比較，這個(gè)新優(yōu)點(diǎn)好在生產(chǎn)一把劍身與另一把劍身的可重復(fù)性好，因?yàn)閮H與加工給定的截面尺寸有關(guān)系。另外，它可以制造出全套長(zhǎng)度、撓性以及撓性段位置不同的劍身，但每個(gè)劍身可重復(fù)性好，經(jīng)過(guò)核準(zhǔn)。
另外，在格斗時(shí)，作用在劍身上的拉伸應(yīng)力、壓應(yīng)力和撞擊再也不會(huì)集中在棱邊上，相反，分布在14a和14b的平面上，也可能在15a上，當(dāng)劍身達(dá)到很高的疲勞率時(shí)可消除導(dǎo)致裂紋出現(xiàn)的應(yīng)力集中。反之，疲勞部分地集中在點(diǎn)19上，從給定的疲勞率開(kāi)始，點(diǎn)19取決于所用的金屬特性，與劍身長(zhǎng)度上的截面18的位置也有關(guān)系，通過(guò)確保一條棱邊與肋骨的局部分離，使應(yīng)力集中點(diǎn)退后(消失)，這就告訴使用者應(yīng)當(dāng)丟棄這把劍。
同樣應(yīng)當(dāng)注意的是由于加強(qiáng)肋17將側(cè)向棱邊連接在肋骨上，所以劍身在慣性平面X′-X各側(cè)的材料不多，比傳統(tǒng)的劍身更輕巧。
盡管劍身不能采用其它各種方法，但孔18用激光加工是方便的。
權(quán)利要求
1.劍身，其特征在于全長(zhǎng)上的橫截面和它的形狀，相對(duì)包括中性纖維的X′-X橫向慣性平面，其慣性矩顯然相等，該形狀一方面由受壓承力肋骨(3)內(nèi)的一個(gè)多邊形截面(A)構(gòu)成，(A)至少有兩個(gè)表面(10a-10b)與慣性平面平行，以及兩個(gè)側(cè)面(12a-12b)垂直于上述兩個(gè)平面；另一方面該形狀由撓曲承力翼片部位(2)內(nèi)的兩個(gè)以等距分布在劍身中間垂直平面(P)兩側(cè)的基本截面(B)構(gòu)成，每個(gè)截面均呈多邊形，一個(gè)至少有兩個(gè)表面14a-14b平行于慣性平面、兩個(gè)與側(cè)表面15a-15b這兩個(gè)表面垂直所表示的多邊形，這后兩個(gè)基本截邊(B)在劍身長(zhǎng)度上構(gòu)成拉伸棱邊，每個(gè)棱邊通過(guò)應(yīng)力集中點(diǎn)(19)與基本截面(A)相連接，點(diǎn)(19)積累由劍身上應(yīng)力而導(dǎo)致疲勞，拉伸棱邊與慣性平面X′-X相交。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的劍身，其特征在于與劍身各個(gè)基本截面(A和B)相連接的應(yīng)力集中點(diǎn)(19)被在兩個(gè)成“V”字形排列的加強(qiáng)肋(17)內(nèi)的加工孔所限定，每個(gè)加強(qiáng)肋肋骨(3)與拉伸棱邊(2)相連接，加強(qiáng)肋的橫截面為矩形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2的劍身，其特征在于限定應(yīng)力集中點(diǎn)(19)的加工孔(18)是由雙排縱向排列的重疊的長(zhǎng)方形孔(18)所構(gòu)成，孔(18)等距岔開(kāi)，被排列成與劍身的縱軸及其兩側(cè)平行，雙排孔中的一排孔相對(duì)另一排孔岔開(kāi)。
全文摘要
劍身，在全長(zhǎng)上的橫截面相對(duì)有中性纖維的橫截面慣性平面所具有形狀的慣性矩顯然相等。一方面該形狀由一個(gè)多邊形基礎(chǔ)截面A構(gòu)成，A至少有兩個(gè)的表面與慣性平面平行，另一方面兩個(gè)基本截面B等距地分布在劍身中間垂直平面P的兩側(cè)，每一個(gè)截面呈多邊形，它至少有兩個(gè)表面平行于慣性平面，這后兩個(gè)基本截面通過(guò)應(yīng)力集中點(diǎn)與每一個(gè)截面A相連接，由于在劍身上的應(yīng)力而導(dǎo)致疲勞的積聚，應(yīng)力集中點(diǎn)被布署成與慣性平面相交。
文檔編號(hào)B26B9/00GK1030639SQ8810243
公開(kāi)日1989年1月25日 申請(qǐng)日期1988年4月22日 優(yōu)先權(quán)日1987年4月23日
發(fā)明者京·安德·羅福戈恩 申請(qǐng)人:羅福·戈恩公司