将保温壶放到了深海 3000 米，上岸为什么会变成这种形状？

不请自来，初稿已成，欢迎讨论。
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已经有几个答案比较好了，先点评一下。
查了一下，这个杯子是个真空保温杯，也就是大致结构是这个样子[1]：

双层结构，中间抽真空（这点太棒了，终于不用考虑内部气体压缩了，吓死宝宝了）。
那么，解释思路对头的有 @令狐麻雀 @石劲松，还有一个匿名用户。大家有时间看看他们的答案，给他们点点赞。

首先，可以确定，这个一个薄壁圆筒受压失稳问题。由于保温壶具有内、外壁双层结构，当没有盖子的保温壶放置于深海中时，由于水下压强作用，内壁受到向外的压力，与内壁连接的瓶底受到向下的压力；外壁受到向内的压力，与外壁连接的瓶底受到向上的压力，如下图。由于内、外壁中间存在空腔，在海水压力的作用下，内、外壁逐渐向一起靠拢。

匿名用户采用的外压容器失稳实验倒是可以定性解释，但由于保温杯不是简单的圆柱，其底部还有向上压的作用。
@石劲松给出了计算结果，基本定量得到了分析结果（哎，来晚了，被抢发了，大家直接看他的去吧），但是瓶子内部还有一层，会阻止外壁进一步变形，因此，计算结果只能给出变化的波束，所以要想精准预测变形，还得采用有限元方法分析。

下面介绍一下有限元计算过程及结果。
海水的密度取1.025*103kg/m3

根据中学物理P=ρgh，当保温壶在3000米深度时，压强大约在30MPa左右。
考虑到保温壶的材料一般是304不锈钢，参数取值为：密度：7.93*103kg/m3。弹性模量200GPa，
泊松比0.3。塑性性能：屈服强度300MPa、强度极限690MPa，伸长率59%。
保温杯的尺寸我根据图中以及网上百度的图片，大致估测了一下，建立了几何模型，壁厚为0.5mm。
加压后，保温杯变形如下。

计算和实验变形基本相似。保温壶在外压的作用下发生失稳薄壁圆筒段破坏时变为长方形，与预期相符。内外壁逐渐向一起靠拢，当内外壁接触后，可以看成一个整体，此时破坏的保温壶承受基本相当于当地的静水压力（不懂请看材料力学书），不会继续发生破坏，不会被压扁、压碎。如果保温壶破坏后的形状与尺寸有关，那么厚度改变，相应的多边形也会发生变化吧？为了验证这个猜想，同样的尺寸，壁厚为0.4mm，在30MPa的压强下，我又一次进行了有限元模拟，应力大概如下图所示。

这时，保温壶在外压的作用下发生失稳薄壁圆筒段变为五边形，而不是长方形。说明保温壶的厚度对最终破坏形成的多边形有很大的影响，厚度越小，保温壶的圆筒段越容易失稳，一般来说破坏时所形成的多边形边数就越多。
总结：
开口的双层真空保温壶在深海中将压缩成多边形，具体边数与结构尺寸、壁厚等有关。
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参考资料
[1] 真空保温杯技术

匿名用户白米Ⅲ级

答案外压容器受压失稳结果分长圆筒和短圆筒两种情况。长圆筒和短圆筒的区分有相关公式，和壁厚与直径有关，图中杯子尺寸可以量出，算的临界长度，比较，大为长，小为短。长圆筒失稳只会有两个波；短圆筒呢？两个以上，总之不确定，有理论公式可以预测，图上显示四个波是有可能的。补充个图

鱼丸白米Ⅲ级

你可以反向做个实验，把一个塑料瓶从内吸真空，在某一时段或某一厚度的塑料瓶，瓶子就会变方形，还会变三角形，最后变成扁形……
我身边没有持续的空气泵，只能靠自己……的肺了，为了实验，我都变腊肠嘴了……
额……请不要点赞了，我不想上图真的
拜托( •̥́ ˍ •̀ू )，别点了都快80了
……………………………………
要不要这么疯狂？！这么一个不怎么正经的答案竟然是我第一个破百的答案…竟然还300了！
我觉得 @石劲松的回答很科学，谢谢各位的点赞，还是找更科学的回答点赞吧。多谢大家的支持，但我是不会上图的，要脸别赞了谢谢。

令狐麻雀白米Ⅲ级

1.压成四面棱形与圆柱体直径与高度比例有关，这个造型由内胆保持，而且巨大压强下瓶盖密封失效，内外压平衡，导致仅压缩内胆和外壳间的空气。如果瓶盖在此压强下能保持可靠密封，瓶子经过这个四方形后会被继续扭曲，不会留下现在的状态。

2.至于方形的问题，长度与直径的比例越大，压成的棱（面）越少，但是这个比例不是固定的，会受材料、结构的综合力学性能影响。像这种窄间隙的双层瓶子，外壁接触内壁后会受到支撑，成为四方形也只是刚好达到现在的条件才导致的。（可以看到瓶口部分并不是压成一样的四方形，而是五棱柱或者六棱柱，就是出于圆柱直径与高度比例的关系。）

3.另外补充一下某些公司的产品瓶体夹层中有隔离条结构，不知道这款水瓶有没有，如果方便的话，切开看一下就知道了。

类似这种结构，但是这样会影响保温效果，所以这个假设可能性很低

石劲松白米Ⅲ级

真空夹套。内外受压。失稳变形。下面是计算图。

粗略估算一下，3000米下水压30mpa，内筒环向拉应力大约700mpa（按壁厚1mm），如果这是个铝制的，内壁早应该破裂了，然后压力平衡，变形停止；如果是不锈钢材质，由于杯底转折部位存在应力集中，也会破裂，同样变形停止。
用下图查受外压失稳变形的波数。图示保温杯L/D大约是3，S/D大约是0.02，即波数是4。

龙德顺白米Ⅲ级

应该是高静压下金属壁延展，自发对称性破缺导致的。
由于金属壁延展，瓶子总表面积必须增加，然而由于瓶口和瓶底的约束，无法均匀胀大，只好在图中直边形成折角用来容纳增加的瓶壁面积。之所以说是自发性对称破缺，就是存在某个随机因素，某条边首先随机折了一下，然后出现折痕的边强度下降受力更集中，越折越厉害。同时带动隔壁的壁面也受弯折，又由于压力是圆周对称的，转一圈变形量总要能和起点对上，材质都均匀的话每边边长一致能保证总的对折能量最低。所以折出来的形状是正多边形。
至于形成的是四个折角而不是三个或者五个，大概和延展性与约束的强度对比有关。看瓶颈被折成了六边形，瓶颈更厚实，更难弯折，弯折程度更低，所以更像圆（六边形比四边形更像圆）。瓶颈和瓶身连接处折出了一个不对称的三角形，可能跟该处材料强度有点缺陷有关。
非常精彩的现象。

任风吹白米Ⅲ级

首先，因为没有盖盖子，所以瓶子内外压强是相等的。
但是，但是，保温杯的中间不是真空就是低压，只有少量空气，相对于3000米深度的水压，直接就内外一起受力了，就是里面外外面扩张，外层往里面挤，保温杯身的两边一起受力。
然后刚刚好这个杯子的工艺是由四片焊接起来的，焊接边材料厚度比较大，所以那个位置就变形比较少，但是其它位置受力多，所以就变成方形的了。

没有人白米Ⅲ级

"啊！多深了？？好黑啊！我好方啊！〣( ºΔº )〣"
************* 纯粹抖机灵 ****** 请给认真回答的答主们点赞

自由的鱼白米Ⅲ级

本题中各位的机灵抖的即不幽默又没营养！

轩辕忌白米Ⅲ级

感觉只有外层被挤压，内层依然保持圆柱形。
由于是开口的，杯子内外层都受到海水的压强。内层无法被挤压，因为压力是向外的，外层是向内挤压的，因为中间层是真空，有压差。
随着深度变大，压差变大，某几个材料的薄弱点首先被挤压变形，但是由于内层无法变形，外层的变形就会受阻，最多就是能贴到内层，然后内外压力平衡，停止形变。然后从这几个点开始扩散变形，形成多个较稳定的三角区域，毕竟外层的表面积要比内层大上不少，没法完全贴着形成圆柱形。
如果有足够的深度，应该能形成更锐利的菱角，甚至变成一条线。其余部分都贴住内层圆柱。
非专业人士，纯属个人想象。

阿黄的树洞白米Ⅲ级

个人猜测：
瓶身被挤压成一个长方体，估计跟内部结构有关，应该是个双层，在四棱有连接处（或者是钢体结构特性），所以抗压性好一点，瓶口压力太大而又太均匀，且受压面积较小，所以呈现多面状。期待大神正确回答。
经提醒内外两层除了瓶口是没有连接处的。

仔细观察，内层瓶体下部还保留一点形状。未能得知瓶内是否有水或者水有多少。应该是外层钢体受压正常，内层由于直径，厚度，形变较小，正方体形状应该是内层的形变形状，外层被压在了内层上，该去复习一下材料力学了，明天就要考试有点方。

哈哈白米Ⅲ级

这需要高深的数学和力学知识，属于壳体失稳问题，钱学森曾徒手计算过一个罐子受压后形成菱形纹路，和实验完全吻合。

“2000年山西教育出版社推出了一本《钱学森手稿》（简称《手稿》），如果把《文集》与《手稿》作一比照，我们对此可以有更深切的体会。这里我忍不住重述已讲过的故事。要提及的是《文集》中的第九篇论文《圆柱壳在轴压下的屈曲》（123～135页），《手稿》里选印了29页该文的手稿。对于此项工作，钱学森先生曾反复推敲，五易其稿，演算草稿有800多页，为了确定圆柱壳屈曲后发生菱形皱折的形态，他做了反复试算，直到在733～736页的草稿上才得到比较满意的结果。”
科学网—纪念钱学森先生专辑-1：瑰丽多彩的科学华章――评《钱学森文集》

草稿就有八百多页！跪了！这是轴向受压，问题是四周压力，不太一样。但都是失稳
现在拿有限元估计能算出来。个人猜测，勿喷

匿名用户白米Ⅲ级

变形不奇怪，我感到好奇的是为什么是这种形状？
另外补充一个问题。英国航空一架空客A380-800型客机在5月6号从香港飞往伦敦。在爬升过程中，机组人员曾经发现轮胎压力出现异常，但评估风险过后他们决定继续前行，最终这架飞机还是安全抵达了伦敦。
不过在着陆后维修人员检查时发现，飞机的18个轮胎中有一个轮胎出现了漏气的问题，甚至连圆形的轮胎都变成了方形......

为什么是方形呢？好有意思啊

棄用白米Ⅲ级

我们能先多扔几个下去看看有棱角是不是有代表性?

Multiple Parties 白米Ⅲ级

这是由各向同性材料组成的对称结构在均匀受压的边界条件下的平凡解。

陈未强白米Ⅲ级

他自己一个人觉得方。。。。。

匿名用户白米Ⅲ级

前边的几个回答，从失稳的角度回答的已经很全面了，之前我以为可能内部有支撑诱导其失稳成为四个面，但是似乎由于其长度与厚度的比以及长度和半径的比就能使其成为四个面。所以原来的答案还是编辑掉，防止误导好了…

陈琦磊白米Ⅲ级

哇好神奇啊
我虽然是学材料的，但是实在是很奇怪怎么会变成这个样子……
非要强行解释的话
我觉得可能是这样的：
首先这个杯子外壳应该是经过冷加工变形的，也可能有再结晶退火这个阶段。然而在冷变形的过程中，这壳子可能不是一整块铁铸成的，而是四块铁板拼接铸造再压的。
在高压下，晶粒会均匀长大。铸造的地方因为缺陷比较多，所以长大速度比较慢，正常原来铁板的位置长大比较快，所以出现了在原拼接部分的棱角，个人看法。