   金屬疲勞導致的事故在上世紀50年代，英國德·哈維蘭公司研制的“彗星”1型客機接連發(fā)生了3次墜毀事故。  “彗星”1型客機飛機樣貌 后經(jīng)調(diào)查人們發(fā)現(xiàn)，長時間的飛行加上頻繁地起降，使機體反復(fù)承受著增壓和減壓的過程。以飛機的方形窗戶為例，尖銳的四角讓應(yīng)力過于集中，一個小小的裂縫很快就能延伸成大裂縫，機身一旦從這裂開，很可能引發(fā)墜機事故。自此之后，飛機制造商便吸取教訓，不再使用傳統(tǒng)的方形窗戶，而是更能均勻分散應(yīng)力的圓角舷窗。  窗戶殘骸  現(xiàn)在民航飛機的舷窗  兩種窗戶的受力對比 再比如舉重選手使用的杠鈴。上世紀60年代末，蘇聯(lián)的一位運動員正在向他的挺舉個人紀錄發(fā)起沖擊，讓人意外的是，進行下蹲翻動作時，杠鈴?fù)蝗辉谛乜诘母叨葦喑蓛山?，此時，杠鈴上升的慣性、運動員下蹲的趨勢和杠鈴本身的彈力三者合一，使鋒利的斷裂端直接刺進了他的頸部，當場死亡。而這背后的“真兇”就是經(jīng)常摔打?qū)е碌慕饘倨?/span>，所以對舉重運動員來說，杠鈴用一段時間，就要更換一次。   為什么金屬疲勞會產(chǎn)生破壞作用呢？首先，是金屬內(nèi)部的結(jié)構(gòu)不均勻，這就導致力的傳遞不平衡，有的地方過于集中。  其次，在金屬內(nèi)部的缺陷處還存在著許多細小的裂紋，在力的持續(xù)作用下，裂紋會越來越大，直到材料中沒有能傳遞應(yīng)力的部分，金屬構(gòu)件也就全部毀壞了。  有什么方法能提前發(fā)現(xiàn)金屬疲勞呢？無損檢測的方法有很多，射線檢測、超聲檢測、磁粉檢測、液體滲透檢測……以磁粉探傷法為例，如果金屬內(nèi)部的組織是非常均勻的，那么它被磁化后就會產(chǎn)生均勻的磁力線，反之 如果有裂紋、氣孔等缺陷，這部分散亂的磁場會吸引磁粉，從而將缺陷暴露出來。 磁粉探傷 當然，除了及時發(fā)現(xiàn)問題，也可以主動讓金屬變“強壯”。比如古代的百煉鋼，就是通過不斷捶打的方式，增強鋼鐵的韌性；再比如向金屬中摻雜其他物質(zhì)，加入的如果是另外一種金屬，可以制造出合金；加入的如果是碳，可以制造出高強度碳鋼；加入的如果是玻璃纖維、塑料等，可以制造出復(fù)合材料。 合金 碳鋼 玻璃鋼 有意思的是，聰明的人類還利用金屬疲勞這一特性研制出了“應(yīng)力斷料機”，即可以通過裂紋和裂紋的擴展，以最小的能耗實現(xiàn)金屬的斷裂。 僅以示意 |
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