Ви можете уявити ситуацію, коли ніс літака раптово відламується під час польоту?
У 2007 році винищувач F-15 ВПС США мав таку захоплюючу сцену під час симуляції повітряного бою. Аварія стала причиною масштабної посадки винищувачів США F-15, а результати розслідування показали, що причиною аварії стала втома металевого стрингера на літаку.
За збігом обставин у 2002 році пасажирський літак Boeing 747, що летів з Тайваню в Гонконг, розбився і розбився у водах поблизу Пенгу, убивши загалом 225 людей, включаючи членів екіпажу. Подальші розслідування дійшли висновку, що у відремонтованій обшивці літака виникли серйозні втомні тріщини металу, що призвело до того, що хвіст відпав, і врешті-решт спричинив розпад літака через втрату тиску в кабіні.
Побачивши це, багато друзів будуть спантеличені: люди втомляться, коли вони втомляться, так як метал може втомитися?
картина
Відділення носа від фюзеляжу винищувача F-15 і процес катапультування пілота з кабіни
Процес відділення носової частини винищувача F-15 від фюзеляжу та катапультування пілота з кабіни:
картина
Аварія польоту F-15 сталася через втому стрингера на зображенні
Життєвий досвід підказує, що розірвати дріт руками дуже важко, але легко зламати, якщо її скласти кілька разів.
Це показує, що навіть якщо зовнішня сила, яка постійно змінюється, набагато менша, ніж постійна сила, яка може безпосередньо відтягнути метал, вона поступово послабить його механічні властивості та зрештою знищить його.
Це явище металу дуже схоже на втому людей від тривалої роботи, і вчені яскраво називають це «втомою металу».
картина
Приклад втоми металу
Хоча багато людей ніколи не чули про втому металу, вона часто приховується в повсякденному житті людей, часто спричиняючи несподівані та серйозні нещасні випадки. За оцінками, близько 90 відсотків механічних аварій пов’язані з втомою металу.
Чому, здавалося б, твердий метал втомлюється?
пошук
Як говориться, «золото не має кольору, а білий нефрит має невеликі вади». Метали, які ми зараз використовуємо, не ідеальні. Під час обробки або використання метали завжди матимуть деякі дефекти, такі як домішки або отвори всередині, подряпини на поверхні тощо. Ці дефекти часто мають лише мікронні розміри, які важко помітити неозброєним оком. При постійному натягу металу вони не схильні до тріщин.
Однак, якщо зовнішня сила змінюється неодноразово, іноді це напруга, іноді це тиск, частина енергії буде перетворюватися на тепло і накопичуватися всередині металу. Коли він перевищить певну межу, метал легко розірве хімічні зв’язки між атомами в дефекті, що призведе до структурного пошкодження. розтріскування.
картина
▲Дефекти металу, що спостерігаються під мікроскопом, і процес розтріскування металу від втоми, починаючи з дефектів
Якщо людина перевтомлюється, це часто стає причиною захворювання або навіть смерті. Якщо метал втомився, це принесе більшої шкоди і навіть спричинить групові втрати.
Окрім згаданих вище аварій у польотах, кораблі, поїзди, мости, автомобілі тощо також часто спричинені катастрофами, пов’язаними з втомою металу. Під час Другої світової війни на 5 000 вантажних суднах у Сполучених Штатах сталася майже 1 000 аварія через втому металу, і понад 200 вантажних суден були повністю виведені з ладу; у 1998 році потяг, який рухався на великій швидкості в Німеччині, зійшов з рейок через втому та тріщину шин коліс, убивши понад 100 людей...
картина
▲У 1998 році сталася найсерйозніша залізнична аварія в історії Німеччини через втомний перелом шини колеса
Оскільки втома металу є результатом багаторазової тривалої дії малих зовнішніх сил, метал в основному не має явної пластичної деформації перед розтріскуванням, тому часто важко заздалегідь виявити втому металу.
Ми безпорадні перед втомою металу?
Завдяки невпинним зусиллям вчених існує багато методів виявлення втоми металів. Ультразвукове, інфрачервоне, гамма-промені тощо можуть виконувати фізичне дослідження металів.
Японські вчені також винайшли спеціальну фарбу, змішану з порошком титанату свинцю. При ударі по металу крізь плівку фарби на поверхні металу буде протікати струм, величина якого залежить від ступеня втоми металу. Вимірюючи це Щоб зменшити випадки втоми металу, вчені також доклали великих зусиль у підготовці та використанні металів.
Майже всі машини, з якими ми стикаємося в житті, виготовлені зі сплавів і рідко використовують один метал. Це пояснюється тим, що кілька речовин у сплаві можуть заповнювати проміжки між собою, ефективно покращуючи здатність металу протистояти втомі.
Під час обробки та використання металевих частин утримання поверхні в чистоті та подалі від корозійних середовищ також може ефективно зменшити виникнення втоми.
Однак через складність факторів, що впливають, поки неможливо повністю уникнути втоми металу, і вченим ще попереду довгий шлях.
