百色盆地舌形刃重型工具的三维有限元应力分析

摘要

石器的使用是一个力学作用过程,其功能部位(有效刃缘)在使用过程中,常常会出现不同程度的磨蚀或者崩损,这是由于石器刃缘处受到加工对象的反作用力而形成的。本文针对百色旧石器中手斧、手镐等大型工具类型出现较多的具有显著功能特点的舌形刃缘,尝试了用有限元方法做应力分析。通过对百色盆地13个地点(或遗址)的44件石器的舌形刃缘所进行的3D力学模型分析表明,这类工具受力是不均匀的,舌形刃缘部位是高应力部位,当外力加载到一定阈限时,舌形刃缘会发生崩损,而器身不发生破坏,这与实际标本观察结果相吻合。结果还表明在模拟纵向受力(代表劈裂和砍砸)和横向受力(代表挖掘)两种工况下,纵向受力的应力值远小于横向受力,说明这类工具可能更适于劈裂和砍砸。本文为有限元方法在石器力学研究方面的应用作了有益的尝试。