Μπορείτε να φανταστείτε την κατάσταση όπου η μύτη του αεροπλάνου σπάει ξαφνικά κατά τη διάρκεια της πτήσης;
Το 2007, ένα μαχητικό αεροσκάφος F-15 της Πολεμικής Αεροπορίας των ΗΠΑ είχε μια τόσο συναρπαστική σκηνή κατά τη διάρκεια μιας προσομοίωσης αερομαχίας. Το ατύχημα προκάλεσε μια μεγάλης κλίμακας προσάραξη των αμερικανικών μαχητικών αεροσκαφών F-15 και τα αποτελέσματα της έρευνας έδειξαν ότι το ατύχημα προκλήθηκε από την κόπωση ενός μεταλλικού κορδονιού στο αεροπλάνο.
Κατά σύμπτωση, το 2002, ένα επιβατικό αεροσκάφος Boeing 747 που πετούσε από την Ταϊβάν στο Χονγκ Κονγκ διαλύθηκε και συνετρίβη στα νερά κοντά στο Penghu, σκοτώνοντας συνολικά 225 άτομα, συμπεριλαμβανομένων των μελών του πληρώματος. Οι μεταγενέστερες έρευνες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι σημειώθηκε σοβαρή ρωγμή λόγω κόπωσης μετάλλου σε ένα επισκευασμένο δέρμα του αεροσκάφους, το οποίο προκάλεσε την πτώση της ουράς και τελικά προκάλεσε τη διάσπαση του αεροσκάφους λόγω της απώλειας πίεσης στην καμπίνα.
Βλέποντας αυτό, πολλοί φίλοι θα μπερδευτούν: Οι άνθρωποι θα κουραστούν όταν είναι κουρασμένοι, οπότε πώς μπορεί να κουραστεί το μέταλ;
εικόνα
Διαχωρισμός της μύτης και της ατράκτου του μαχητικού αεροσκάφους F-15 και η διαδικασία εκτίναξης του πιλότου από την καμπίνα
Η διαδικασία διαχωρισμού της μύτης του μαχητικού F-15 από την άτρακτο και εκτίναξης του πιλότου από την καμπίνα:
εικόνα
Το ατύχημα πτήσης του F-15 προκλήθηκε από την κούραση του κορδονιού στην εικόνα
Η εμπειρία ζωής μας λέει ότι είναι πολύ δύσκολο να σπάσεις το σύρμα με το χέρι, αλλά είναι εύκολο να σπάσει αν διπλωθεί πολλές φορές.
Αυτό δείχνει ότι ακόμα κι αν η επανειλημμένα μεταβαλλόμενη εξωτερική δύναμη είναι πολύ μικρότερη από τη σταθερή δύναμη που μπορεί να τραβήξει απευθείας το μέταλλο, θα εξασθενίσει σταδιακά τις μηχανικές του ιδιότητες και τελικά θα το καταστρέψει.
Αυτό το φαινόμενο του μετάλλου μοιάζει πολύ με την κούραση των ανθρώπων υπό μακροχρόνια εργασία, και οι επιστήμονες το αποκαλούν ζωηρά "μεταλλική κόπωση".
εικόνα
Παράδειγμα κούρασης μετάλλων
Αν και πολλοί άνθρωποι δεν έχουν ακούσει ποτέ για κόπωση μετάλλων, αυτή ελλοχεύει ευρέως στην καθημερινή ζωή των ανθρώπων, προκαλώντας συχνά απροσδόκητα και σοβαρά ατυχήματα. Υπολογίζεται ότι περίπου το 90 τοις εκατό των μηχανικών ατυχημάτων σχετίζονται με κόπωση μετάλλων.
Γιατί κουράζει το φαινομενικά σκληρό μέταλλο;
Αναζήτηση
Όπως λέει και η παροιμία, «ο χρυσός δεν έχει χρώμα, αλλά ο λευκός νεφρίτης έχει ελαφρά ελαττώματα». Τα μέταλλα που χρησιμοποιούμε αυτή τη στιγμή δεν είναι τέλεια. Κατά την επεξεργασία ή τη χρήση, τα μέταλλα θα έχουν πάντα κάποια ελαττώματα, όπως ακαθαρσίες ή τρύπες στο εσωτερικό, γρατσουνιές στην επιφάνεια κ.λπ. σημάδι. Αυτά τα ελαττώματα είναι συχνά μόνο της τάξης των μικρών, τα οποία είναι δύσκολο να παρατηρηθούν με γυμνό μάτι. Εάν εφαρμοστεί σταθερή τάση στο μέταλλο, δεν είναι επιρρεπείς σε ρωγμές.
Ωστόσο, εάν η εξωτερική δύναμη αλλάζει επανειλημμένα, άλλοτε είναι τάση και άλλοτε πίεση, ένα μέρος της ενέργειας θα μετατραπεί σε θερμότητα και θα συσσωρευτεί μέσα στο μέταλλο. Μόλις ξεπεράσει ένα ορισμένο όριο, το μέταλλο θα σπάσει εύκολα τους χημικούς δεσμούς μεταξύ των ατόμων στο ελάττωμα, με αποτέλεσμα τη δομική βλάβη. ράγισμα.
εικόνα
▲Μεταλλικά ελαττώματα που παρατηρήθηκαν στο μικροσκόπιο και η διαδικασία ρωγμής λόγω κόπωσης μετάλλων ξεκινώντας από τα ελαττώματα
Εάν ένα άτομο είναι υπερβολικά κουρασμένο, συχνά προκαλεί ασθένεια ή ακόμα και θάνατο. Εάν το μέταλλο είναι κουρασμένο, θα προκαλέσει μεγαλύτερη ζημιά και ακόμη και ομαδικές απώλειες.
Εκτός από τα πτητικά ατυχήματα που αναφέρονται παραπάνω, πλοία, τρένα, γέφυρες, αυτοκίνητα κ.λπ. προκαλούνται επίσης συχνά από καταστροφές κόπωσης μετάλλων. Κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου, συνέβησαν σχεδόν 1,000 ατυχήματα κόπωσης μετάλλων σε 5,000 φορτηγά πλοία στις Ηνωμένες Πολιτείες και περισσότερα από 200 φορτηγά πλοία ήταν εντελώς εκτός λειτουργίας. το 1998, ένα τρένο που ταξίδευε με μεγάλη ταχύτητα στη Γερμανία εκτροχιάστηκε λόγω κόπωσης και θραύσης ελαστικών τροχών, σκοτώνοντας περισσότερους από 100 ανθρώπους...
εικόνα
▲Το 1998, το πιο σοβαρό σιδηροδρομικό ατύχημα στην ιστορία της Γερμανίας προκλήθηκε από το κάταγμα κόπωσης του ελαστικού του τροχού
Επειδή η κόπωση του μετάλλου είναι αποτέλεσμα επαναλαμβανόμενης μακροχρόνιας δράσης μικρών εξωτερικών δυνάμεων, το μέταλλο βασικά δεν έχει εμφανή πλαστική παραμόρφωση πριν από τη ρωγμή, επομένως είναι συχνά δύσκολο να ανιχνευθεί εκ των προτέρων η κόπωση του μετάλλου.
Είμαστε ανήμποροι απέναντι στην κόπωση του μετάλλου;
Μέσα από τις αδιάκοπες προσπάθειες των επιστημόνων, υπάρχουν πολλές μέθοδοι ανίχνευσης της κόπωσης των μετάλλων. Υπέρηχοι, υπέρυθρες, ακτίνες γάμμα κ.λπ. μπορούν όλα να κάνουν φυσική εξέταση σε μέταλλα.
Ιάπωνες επιστήμονες επινόησαν επίσης ένα ειδικό χρώμα αναμεμειγμένο με σκόνη τιτανικού μολύβδου. Όταν χτυπηθεί το μέταλλο, ένα ρεύμα θα ρέει μέσω του φιλμ βαφής στη μεταλλική επιφάνεια και το μέγεθος του ρεύματος σχετίζεται με τον βαθμό κόπωσης του μετάλλου. Μετρώντας αυτό Προκειμένου να μειωθεί η εμφάνιση ατυχημάτων κόπωσης μετάλλων, οι επιστήμονες έχουν επίσης καταβάλει μεγάλες προσπάθειες για την προετοιμασία και τη χρήση μετάλλων.
Σχεδόν όλα τα μηχανήματα με τα οποία ερχόμαστε σε επαφή στη ζωή είναι κατασκευασμένα από κράματα και σπάνια χρησιμοποιούν ένα μόνο μέταλλο. Αυτό συμβαίνει επειδή πολλές ουσίες στο κράμα μπορούν να γεμίσουν τα κενά μεταξύ τους, βελτιώνοντας αποτελεσματικά την ικανότητα του μετάλλου να αντιστέκεται στην κόπωση.
Κατά την επεξεργασία και τη χρήση μεταλλικών μερών, η διατήρηση της επιφάνειας καθαρής και μακριά από διαβρωτικά περιβάλλοντα μπορεί επίσης να μειώσει αποτελεσματικά την εμφάνιση κόπωσης.
Ωστόσο, λόγω της πολυπλοκότητας των παραγόντων που επηρεάζουν, είναι ακόμα αδύνατο να αποφευχθεί εντελώς η κόπωση του μετάλλου και οι επιστήμονες έχουν ακόμη πολύ δρόμο μπροστά τους.
