张桂民 董纪伟 罗 宁

(中国矿业大学力学与土木工程学院，江苏徐州221116)

银枪刺喉，又称金枪刺喉或钢枪刺喉，是我国传统武术表演节目之一。表演时，两人相对站立并用喉部顶住银枪两端枪尖，如图1(a)；或者一人用喉部而另一人用双手握住，如图1(b)；亦或一人用喉部而另一人双手岔开分别握住，如图1(c)。表演过程中，长枪杆部虽被顶弯，但是顶枪之人其喉咙部位却安然无恙。

图1 不同的银枪刺喉表演形式

事实上，表演者并非真的“刀枪不入”，而是表演过程中利用了一些技巧。鉴于银枪刺喉节目屡上银屏[1-2]，观众们对其中奥秘甚是好奇，却鲜有了解其科学原理，本文拟利用杆件变形稳定理论对银枪刺喉表演的力学原理予以解析，以方便观赏者了解其中奥秘，以及表演者提高其表演技巧。

1 力学原理

依材料力学理论，若表演者分别用喉部顶住枪尖，枪杆可看作两端铰支的压杆，如图2；若一位表演者用喉部而另一位用双手握住，则可看成一端铰支而另一端固支的压杆。图2中，l是枪杆长度，w是枪杆挠度，F是轴向外力。当F较小时，枪杆仅产生轴向压缩，无横向弯曲。随着F增大，会存在一个临界载荷Fcr使枪杆在任意微弯位置保持平衡。

图2 银枪两端铰支压杆模型

计算压杆临界载荷Fcr，需要首先判断压杆类型。其中，当柔度λ满足式(1)时，枪杆为细长压杆

式中，E为弹性模量，σp是弹性比例极限，λ1是材料常数。

对于直径为d的圆形枪杆，柔度λ为

式中，µ是长度因数，两端铰支时为1，而一端铰支而另一端固支时为0.7。……