Kan du föreställa dig situationen där nosen på planet plötsligt bryter av under flygningen?
2007 hade ett F-15 stridsflygplan från det amerikanska flygvapnet en så spännande scen under en simulerad luftstrid. Olyckan orsakade en storskalig grundstötning av US F-15 stridsflygplan och undersökningsresultaten visade att olyckan orsakades av tröttheten hos en metallstringer på planet.
En tillfällighet, 2002, upplöstes ett Boeing 747-passagerarplan som flög från Taiwan till Hongkong och kraschade i vattnet nära Penghu, vilket dödade totalt 225 personer inklusive besättningsmedlemmar. Efterföljande undersökningar kom fram till att allvarliga metallutmattningssprickor uppstod i en reparerad hud på flygplanet, vilket fick svansen att falla av och till slut fick flygplanet att sönderfalla på grund av tryckförlusten i kabinen.
När de ser detta kommer många vänner att bli förbryllade: Folk kommer att bli trötta när de är trötta, så hur kan metall bli trött?
bild
Separering av nosen och flygkroppen på F-15-stridsflygplanet och processen att kasta ut piloten ur kabinen
Processen att separera nosen på F-15-jaktplanet från flygkroppen och kasta ut piloten ur kabinen:
bild
Flygolyckan med F-15 orsakades av tröttheten hos stringern på bilden
Livserfarenhet säger oss att det är väldigt svårt att bryta tråden för hand, men det är lätt att bryta om den viks flera gånger.
Detta visar att även om den upprepade växlande yttre kraften är mycket mindre än den konstanta kraft som direkt kan dra bort metallen, kommer den gradvis att försvaga dess mekaniska egenskaper och så småningom förstöra den.
Detta fenomen av metall är mycket likt tröttheten hos människor under långvarigt arbete, och forskare kallar det levande för "metalltrötthet".
bild
Exempel på metalltrötthet
Även om många människor aldrig har hört talas om metalltrötthet, lurar den ofta i människors dagliga liv och orsakar ofta oväntade och allvarliga olyckor. Man uppskattar att cirka 90 procent av mekaniska olyckor är relaterade till metallutmattning.
Varför blir till synes hård metall trötthet?
Sök
Som ordspråket säger, "guld har ingen färg, men vit jade har små skavanker." De metaller vi använder för närvarande är inte perfekta. Under bearbetning eller användning kommer metaller alltid att ha vissa defekter, såsom föroreningar eller hål inuti, repor på ytan etc. märke. Dessa defekter är ofta bara i storleksordningen mikron, som är svåra att observera med blotta ögat. Om en konstant spänning appliceras på metallen är de inte benägna att spricka.
Men om den yttre kraften ändras upprepade gånger, ibland är det spänning och ibland är det tryck, kommer en del av energin att omvandlas till värme och ackumuleras inuti metallen. När den väl överskrider en viss gräns kommer metallen lätt att bryta de kemiska bindningarna mellan atomerna vid defekten, vilket resulterar i strukturella skador. krackning.
bild
▲ Metalldefekter observerade under ett mikroskop och metallutmattningssprickningsprocessen med början från defekterna
Om en person är övertrött orsakar det ofta sjukdom eller till och med dödsfall. Om metall är trött kommer det att orsaka större skada och till och med orsaka gruppolyckor.
Utöver de flygolyckor som nämnts ovan, orsakas ofta fartyg, tåg, broar, bilar etc. av metallutmattningskatastrofer. Under andra världskriget inträffade nästan 1,000 metallutmattningsolyckor på 5,000 lastfartyg i USA, och mer än 200 lastfartyg var helt ur drift; 1998 spårade ett tåg i hög hastighet i Tyskland ur på grund av trötthet och brott på hjuldäck, vilket dödade mer än 100 människor...
bild
▲1998 orsakades den allvarligaste tågolyckan i tysk historia av utmattningsbrottet på hjuldäcket
Eftersom metallutmattning är resultatet av upprepad långvarig verkan av små yttre krafter, har metallen i princip ingen uppenbar plastisk deformation innan den spricker, så det är ofta svårt att upptäcka metallutmattning i förväg.
Är vi hjälplösa mot metalltrötthet?
Genom forskarnas oförtröttliga ansträngningar finns det många metoder för att upptäcka utmattning av metaller. Ultraljud, infraröd, gammastrålning etc. kan alla utföra fysisk undersökning på metaller.
Japanska forskare uppfann också en speciell färg blandad med blytitanatpulver. När metallen träffas kommer en ström att flyta genom färgfilmen på metallytan, och storleken på strömmen är relaterad till metallens utmattningsgrad. Genom att mäta detta. För att minska förekomsten av metallutmattningsolyckor har forskare också gjort stora ansträngningar för framställning och användning av metaller.
Nästan alla maskiner vi kommer i kontakt med i livet är gjorda av legeringar och använder sällan en enda metall. Detta beror på att flera ämnen i legeringen kan fylla mellanrummen mellan varandra, vilket effektivt förbättrar metallens förmåga att motstå utmattning.
Vid bearbetning och användning av metalldelar kan det också effektivt minska förekomsten av utmattning genom att hålla ytan ren och borta från korrosiva miljöer.
Men på grund av komplexiteten hos de påverkande faktorerna är det fortfarande omöjligt att helt undvika metalltrötthet, och forskarna har fortfarande en lång väg att gå.
