Можете ли да си представите ситуацията, при която носът на самолета внезапно се отчупи по време на полет?
През 2007 г. изтребител F-15 на ВВС на САЩ имаше толкова вълнуваща сцена по време на симулирана въздушна битка. Инцидентът предизвика мащабно приземяване на американските изтребители F-15, а резултатите от разследването показаха, че инцидентът е причинен от умората на метален стрингер на самолета.
По случайност през 2002 г. пътнически самолет Boeing 747, летящ от Тайван до Хонконг, се разпадна и се разби във водите близо до Penghu, убивайки общо 225 души, включително членовете на екипажа. Последвалите разследвания стигнаха до заключението, че в ремонтираната обшивка на самолета е настъпило тежко напукване от умора на метала, което е причинило падане на опашката и в крайна сметка е причинило разпадането на самолета поради загубата на налягане в кабината.
Виждайки това, много приятели ще бъдат озадачени: хората ще се уморят, когато са уморени, така че как може металът да се умори?
снимка
Разделяне на носа и фюзелажа на изтребителя F-15 и процесът на катапултиране на пилота от кабината
Процесът на отделяне на носа на изтребителя F-15 от фюзелажа и катапултиране на пилота от кабината:
снимка
Полетният инцидент на F-15 е причинен от умората на стрингера на снимката
Житейският опит ни казва, че е много трудно да се счупи жицата на ръка, но е лесно да се счупи, ако се сгъне няколко пъти.
Това показва, че дори ако многократно променящата се външна сила е много по-малка от постоянната сила, която може директно да издърпа метала, тя постепенно ще отслаби механичните му свойства и в крайна сметка ще го унищожи.
Това явление на метала е много подобно на умората на хората при продължителна работа и учените ярко го наричат "умора от метал".
снимка
Пример за умора на метал
Въпреки че много хора никога не са чували за умората на метала, тя е широко разпространена в ежедневието на хората, като често причинява неочаквани и сериозни инциденти. Изчислено е, че около 90 процента от механичните злополуки са свързани с умората на метала.
Защо привидно твърдият метал уморява?
Търсене
Както се казва, "златото няма цвят, но белият нефрит има леки недостатъци". Металите, които използваме в момента, не са идеални. По време на обработка или употреба металите винаги ще имат някои дефекти, като примеси или дупки вътре, драскотини по повърхността и др. Тези дефекти често са само от порядъка на микрони, които са трудни за наблюдение с просто око. Ако върху метала се прилага постоянно напрежение, те не са склонни към пукнатини.
Въпреки това, ако външната сила се променя многократно, понякога е напрежение, а понякога е натиск, част от енергията ще се преобразува в топлина и ще се натрупа в метала. След като надхвърли определена граница, металът лесно ще разкъса химическите връзки между атомите в дефекта, което ще доведе до структурно увреждане. напукване.
снимка
▲ Метални дефекти, наблюдавани под микроскоп и процесът на напукване от умора на метала, започващ от дефектите
Ако човек е преуморен, това често причинява заболяване или дори смърт. Ако металът е уморен, това ще причини по-голяма вреда и дори ще причини групови жертви.
В допълнение към полетните произшествия, споменати по-горе, кораби, влакове, мостове, коли и т.н. също често са причинени от умора на метали. По време на Втората световна война се случиха почти 1000 инциденти с умора на метал на 5000 товарни кораба в Съединените щати и повече от 200 товарни кораба бяха напълно извън експлоатация; през 1998 г. влак, пътуващ с висока скорост в Германия, дерайлира поради умора и счупване на гумите на колелата, убивайки повече от 100 души...
снимка
▲ През 1998 г. най-сериозният влаков инцидент в историята на Германия е причинен от счупване на гумата на колелото от умора
Тъй като умората на метала е резултат от повтарящо се дългосрочно действие на малки външни сили, металът основно няма очевидна пластична деформация преди напукване, така че често е трудно да се открие умората на метала предварително.
Безпомощни ли сме срещу умората на метала?
Благодарение на непрестанните усилия на учените има много методи за откриване на умората на металите. Ултразвукови, инфрачервени, гама лъчи и т.н. могат да извършват физическо изследване на метали.
Японски учени изобретиха и специална боя, смесена с прах от оловен титанат. Когато металът бъде ударен, ток ще тече през филма боя върху металната повърхност и големината на тока е свързана със степента на умора на метала. Чрез измерване на това За да намалят инцидентите с умората на метала, учените също са положили големи усилия в подготовката и използването на метали.
Почти всички машини, с които влизаме в контакт в живота, са направени от сплави и рядко използват един метал. Това е така, защото няколко вещества в сплавта могат да запълнят празнините помежду си, като ефективно подобряват способността на метала да издържа на умора.
Когато обработвате и използвате метални части, поддържането на повърхността чиста и далеч от корозивни среди също може ефективно да намали появата на умора.
Въпреки това, поради сложността на влияещите фактори, все още е невъзможно напълно да се избегне умората на метала и учените все още имат да извървят дълъг път.
