Vai varat iedomāties situāciju, kad lidmašīnai lidojuma laikā pēkšņi nolūst deguns?
2007. gadā ASV gaisa spēku iznīcinātājam F-15 bija tik aizraujoša aina simulētas gaisa kaujas laikā. Negadījums izraisīja vērienīgu ASV iznīcinātāju F-15 lidmašīnu iezemēšanos, un izmeklēšanas rezultāti liecināja, ka avāriju izraisīja lidmašīnas metāla stīgas nogurums.
Nejauši 2002. gadā pasažieru lidmašīna Boeing 747, kas lidoja no Taivānas uz Honkongu, sadalījās un avarēja ūdeņos netālu no Penghu, kopumā nogalinot 225 cilvēkus, tostarp apkalpes locekļus. Turpmākajās izmeklēšanās secināts, ka lidmašīnas salabotajā apvalkā radās nopietna metāla noguruma plaisāšana, kas izraisīja astes nokrišanu un galu galā izraisīja gaisa kuģa sadalīšanos spiediena zuduma dēļ salonā.
To redzot, daudzi draugi būs neizpratnē: cilvēki nogurst, kad viņi ir noguruši, kā tad metāls var nogurt?
bilde
F-15 iznīcinātāja priekšgala un fizelāžas atdalīšana un pilota izgrūšana no kabīnes
F-15 iznīcinātāja priekšgala atdalīšana no fizelāžas un pilota izgrūšana no kabīnes:
bilde
F{0}} lidojuma negadījumu izraisīja attēlā redzamā stringera nogurums
Dzīves pieredze vēsta, ka ar roku pārraut vadu ir ļoti grūti, bet, ja to saloka vairākas reizes, to var viegli pārraut.
Tas parāda, ka pat tad, ja atkārtoti mainīgais ārējais spēks ir daudz mazāks par pastāvīgo spēku, kas var tieši atraut metālu, tas pakāpeniski vājinās tā mehāniskās īpašības un galu galā to iznīcinās.
Šī metāla parādība ir ļoti līdzīga cilvēku nogurumam ilgstoša darba laikā, un zinātnieki to spilgti sauc par "metāla nogurumu".
bilde
Metāla noguruma piemērs
Lai gan daudzi cilvēki nekad nav dzirdējuši par metāla nogurumu, tas plaši slēpjas cilvēku ikdienā, bieži izraisot negaidītas un nopietnas avārijas. Tiek lēsts, ka aptuveni 90 procenti mehānisko negadījumu ir saistīti ar metāla nogurumu.
Kāpēc šķietami cietais metāls nogurst?
Meklēt
Kā saka: "zeltam nav krāsas, bet baltajam nefrītam ir nelieli trūkumi." Pašlaik izmantojamie metāli nav ideāli. Apstrādes vai lietošanas laikā metāliem vienmēr būs kādi defekti, piemēram, netīrumi vai caurumi iekšpusē, skrāpējumi uz virsmas utt. Šie defekti bieži vien ir tikai mikronu līmenī, kurus ir grūti novērot ar neapbruņotu aci. Ja metālam tiek piemērots pastāvīgs spriegums, tie nav pakļauti plaisām.
Tomēr, ja ārējais spēks mainās atkārtoti, dažreiz tas ir spriedze un dažreiz tas ir spiediens, daļa enerģijas tiks pārvērsta siltumā un uzkrājas metāla iekšpusē. Kad tas pārsniedz noteiktu robežu, metāls viegli pārtrauks ķīmiskās saites starp atomiem defekta vietā, izraisot struktūras bojājumus. plaisāšana.
bilde
▲ Mikroskopā novērotie metāla defekti un metāla noguruma plaisāšanas process, sākot no defektiem
Ja cilvēks ir pārguris, tas bieži izraisa slimības vai pat nāvi. Ja metāls ir noguris, tas radīs lielāku kaitējumu un pat radīs grupu upurus.
Papildus iepriekš minētajām lidojuma negadījumiem metāla noguruma katastrofas bieži izraisa arī kuģus, vilcienus, tiltus, automašīnas utt. Otrā pasaules kara laikā gandrīz 1,000 metāla noguruma avārijas notika uz 5,000 kravas kuģiem ASV, un vairāk nekā 200 kravas kuģi pilnībā nedarbojās; 1998. gadā Vācijā lielā ātrumā braucošs vilciens no sliedēm nobrauca noguruma un riteņu riepu lūzuma dēļ, nogalinot vairāk nekā 100 cilvēku...
bilde
▲ 1998. gadā nopietnāko vilciena avāriju Vācijas vēsturē izraisīja riteņa riepas noguruma lūzums
Tā kā metāla nogurums ir mazo ārējo spēku atkārtotas ilgstošas darbības rezultāts, metālam pirms plaisāšanas nav acīmredzamas plastiskas deformācijas, tāpēc bieži vien ir grūti iepriekš noteikt metāla nogurumu.
Vai mēs esam bezpalīdzīgi pret metāla nogurumu?
Pateicoties zinātnieku neatlaidīgajiem pūliņiem, ir daudz metožu metālu noguruma noteikšanai. Ultraskaņas, infrasarkanie, gamma stari utt. var veikt metālu fizisko pārbaudi.
Japāņu zinātnieki izgudroja arī īpašu krāsu, kas sajaukta ar svina titanāta pulveri. Kad metāls tiek satriekts, strāva plūst caur krāsas plēvi uz metāla virsmas, un strāvas stiprums ir saistīts ar metāla noguruma pakāpi. To mērot Lai samazinātu metālu noguruma avāriju rašanos, zinātnieki ir pielikuši lielas pūles arī metālu sagatavošanā un izmantošanā.
Gandrīz visas mašīnas, ar kurām mēs saskaramies dzīvē, ir izgatavotas no sakausējumiem un reti izmanto vienu metālu. Tas ir tāpēc, ka vairākas sakausējuma vielas var aizpildīt spraugas savā starpā, efektīvi uzlabojot metāla spēju pretoties nogurumam.
Apstrādājot un izmantojot metāla daļas, virsmas tīra un prom no korozīvas vides var arī efektīvi samazināt noguruma rašanos.
Tomēr ietekmējošo faktoru sarežģītības dēļ joprojām nav iespējams pilnībā izvairīties no metāla noguruma, un zinātniekiem vēl ir daudz darāmā.
