iPhone6为什么容易变弯？探索弯曲门危机

iPhone6为什么容易变弯？探索弯曲门危机！iPhone6国行版已经发售，相信不少小伙伴们都将新机拿到手，不幸的是和前面几代iPhone相比，iPhone6似乎更容易被掰弯，不少**已经通过亲身实践向我们证明了这一点。在“弯曲门”之前，苹果也遭遇过“天线门”、“掉漆门”等危机，一旦粘上苹果，任何问题都会被无限放大，演绎出各种门事件，当然苹果**也一如既往表现出强硬的态度。

不少科技媒体在关注“弯曲门”时往往把注意力放在了苹果的态度和结果上，乐此不疲的向我们爆料哪位网友的iPhone6又被掰弯啦，却很少关注iPhone6易弯折背后的原因。还好笔者大学专业课还没有扔掉，知其然还要知其所以然，接下来我就简单的从力学的角度谈一谈iPhone6为什么容易被掰弯。

测试iPhone6弯曲强度的实验图，模拟了日常手掰、坐弯等使用场景，从力学建模的角度出发，这其实是一个典型简支梁受弯模型(这里把iPhone6当作杆件来看待，虽然iPhone6的横向尺寸并非远小于纵向尺寸，但这样假设可以让大家对受力原理有直观的了解)。

当有力施加在杆件上后，杆件就会产生变形，事实上再硬的物体在遇到外力的时候都会产生变形，只是很多无法用肉眼辨别(没有所谓的刚体)，请大家想象一下所有的材料其实就是一个橡胶体，只不过有的材料弹性大，有的弹性小，弹性大的物体只要一放手，它就会回弹变回原来的样子，弹性小或者用力过大超过了物体弹回的范围就会造成破坏，比如iPhone6被掰弯就是典型的例子。

杆件破坏的情况有三种，**种是强度不够受剪破坏，比如一根铅笔被掰断;第二种是抵抗变形的能力不够，比如铁丝很容易被掰弯，第三是失稳，显然iPhone6变弯属于第二种破坏(破坏过程可参见猪小宝知乎回答)，由于在变形和破坏掰断之中*先发生的是变形，同时iPhone6不存在失稳现象，所以这里主要考虑变形破坏。

了解以上之后我们回过头来再问为什么iPhone会变弯?有人说材料太软，应该用更硬的材料，也有人说iPhone6太薄，应该做的厚一点，厚一点就不容易掰弯。这两个回答也解释了iPhone6容易变弯的两个因素，一个是材料，一个是截面形状。

如果一个物体足够坚固我们会形容它很硬，比如钢铁很硬，而橡胶却很软。在金属材料中铝合金则算是一个比较软的材料，其实在iPhone5/iPhone5s时代我们就零星听说过iPhone被坐弯的新闻，这和它采用的材料有很大关系。我们如何形容一种材料是硬还是软呢?材料力学引入了一个概念叫弹性模量，简称E，其值随材料而异。弹性模量表示发生单位形变所需要的力，也就是说材料越硬弹性模量越大。

既然铝合金的强度并不高，为什么还要选择它作为后壳的材料。个人觉得手机结构工程师考虑的维度更多，建筑结构中**结构体不被破坏是至关重要的一个环节，外观往往是其次，因此即便设计师设计出再好看的房子，结构计算无法实现的话也没有办法。相反手机结构工程师考虑的因素更多，比如重量、散热、抗腐蚀以及磨损等。

显然和小米的奥氏体304相比，铝合金虽然强度不够但在散热上有更好的表现，铝合金的密度大概在 2.66×10^3mg/cm3左右，而钢则达到了7.9×10^3mg/cm3，相同体积下使用钢是铝合金重量的近3倍，对于大屏的iPhone6尤其是iPhone Plus来说是不现实的。所以在设计iPhone6时更多的是从美观、散热等角度展开的，而稳定性往往排在后面。

第二个和iPhone6机身强度相关的就属于结构了，在选定材质之后结构选型对结构的稳定性、强度起着决定性的作用。而对于iPhone6来说厚度、宽度、长度以及截面形状都属于结构问题。通常我们说的薄，就要出事，就是这个道理。

iPhone6 受力破坏的模型属于典型的简支受弯破坏，中间部分弯矩*大，同时整个机身会发生向下弯的变形，力学上称为挠度，对于铝合金机身的iPhone6来说，但挠度达到一定程度之后就不会回弹过来，也就是发生了变形破坏，一定外力作用下决定这个挠度大小的除了材料本身就是前面我们提到的惯性矩(I)。

从iPhone4s到iPhone6 Plus机身长度发生了很大的变化，但是宽度方面从58.6毫米延伸到67毫米变化却不是很大。假如(这里是假如)，iPhone4s宽度没有发生变化，只是单纯将长度拉伸至158.1毫米，E值和I至都不发生变化，根据公式可以看出相同的外力下 iPhone4s产生的变形挠度是之前的2.5倍(同样是没有发生剪力破坏的状况下)，可见机身变长对手机强度的影响有多大。(实际情况iPhone6机身宽度也在变大，一定程度上弥补了强度不足的情况)

另一个影响挠度变大的因素就是惯性矩I，我们举个例子来解释一下什么是惯性矩，比如你手中有一块钢片，一根圆形钢筋，在相同的截面积下，你会发现钢片更容易弯折，而钢筋会更费力，这是因为它们在受力方向上的惯性矩不同。

说道脆弱的iPhone6，自然要和强大的诺基亚来个对比，诺基亚挡子弹什么的早不是什么**了，据说有网友尝试掰断诺基亚神器3310还伤了手，这也和我们前面提到的材料和惯性矩有关系。诺基亚手机普遍采用的材质是聚碳酸酯，这是一种强韧的热塑性树脂，主要优点是具**度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广，这也是诺基亚为什么能挡子弹的原因。

另外材料不同，产生的破坏效果也不一样，塑料材质跌落破坏和铝合金材质跌落破坏产生的效果不同。另外国外的Cosumer Reports针对不同的机型做了软压测试，iPhone6和iPhone6 Plus的强度测试排倒数，令人意外的是倒数**竟然是HTC One M8，不知道身边有这款手机的网友测试过没有。